Основными направлениями деятельности ведущих зарубежных фирм в настоящее время являются разработка и производство сельскохозяйственной техники с учетом новых законодательных требований как к сельскохозяйственному производству в целом, так и непосредственно к самой технике. Явно прослеживается тенденция на самое широкое использование в конструкции сельскохозяйственных машин современных компьютерных и информационных технологий, что позволяет повысить производительность и качество технологических операций при снижении эксплуатационных затрат, а также улучшить условия труда работников, управление и контроль за выполняемыми работами.
Рассматривая сегодня средства механизации основных технологических операций возделывания овощных культур, следует отметить большое значение такой операции, как подготовка семян к посеву. Использование точного высева невозможно без предварительной подготовки семян. Широко распространены такие операции, как сортировка по размеру и массе, шлифовка и протравливание.
Большинство инновационных подходов к повышению качества семенного материала базируется на том, что качество семян — это комплексная проблема, требующая индивидуальных подхода и решений по каждой партии семян. Поэтому при оценке сырья, поступающего на переработку, используются оригинальные аналитические экспресс-методы, позволяющие на ранних этапах переработки отсеять семена, явно не пригодные для товарного производства овощей, создать однородные партии и улучшить качественные характеристики в зависимости от конкретных параметров каждой партии семян. Применение методов оценки степени зрелости семян по уровню флюоресценции хлорофилла, использование в установках рентгенографии позволяют удалить в партии невызревшие и невыполненные семена с недоразвитыми зародышами, сформировать довольно однородные партии. Однородные партии на предварительных этапах очистки формируются на основании пяти основных критериев оценки: форма, ширина, длина, плотность и цвет семян (INCOTEC, LEBA, Seed Processing Holland).
Традиционное дражирование ряд зарубежных фирм предлагают заменить тремя видами обработки: инкрустацией (увеличение веса в 1–5 раз); мини-дражированием (увеличение веса в 10–15 раз); стандартным дражированием (увеличение веса в 15–100 раз). В этом есть определенный смысл, так как для получения драже используется минеральный состав, оборудование работает на более высоких скоростях (1000 об/мин), и капсула получается значительно более плотная, позволяя получать на семени больше 20 различных слоев покрытия, в которые могут включаться различные химические вещества.
Наиболее высокопроизводительные и высокоскоростные машины для дражирования семян производятся фирмой HEID (от 10 до 250 кг/ч). Машины СС, начиная с СС-50, могут объединяться по две с одним блоком управления и дозирующей системой. Особый интерес для овощных культур представляют физические методы обработки семян, позволяющие существенно снизить пестицидную нагрузку в овощеводстве. В Европе для органического земледелия семена проходят обработку с исключением химических средств защиты растений. Ряд методов имеет высокую эффективность, а машины для проведения обработок достаточно производительны (до 30 т/ч). С 2006 г. в Швеции полномасштабно применяется коммерческий процесс TermoSeed — в своем роде короткая паровая пастеризация, объединенная с современной технологией процесса и компьютерными системами управления, позволяющая проводить очень точную обработку, без снижения всхожести семян и потенциальной продуктивности культуры. Не менее перспективна и e-ventus-технология, основанная на использовании биоцидного эффекта электронов низкой энергии. Сочетание двух методов позволяет получать семенной материал, полностью очищенный от патогенной микрофлоры, а термообработка способствует дозариванию семенного материала, если в нем присутствуют недозревшие семена.
Не менее эффективен метод дополнительного увлажнения семян перед посевом, когда увлажнение вызывает только активизацию гидролиза запасных питательных веществ семени, но не вызывает прорастания семян даже у упакованных в профупаковку семян (фирменное название продукта у компании INCOTEC Promotor), но при этом строго ограничиваются сроки их использования.
Это один из методов, обеспечивающих получение быстрых и дружных всходов семян овощных культур, особенно у «тугорослых» культур.
ОАО ГСКБ «Зерноочистка» и ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии создали и испытали комплекс машин для послеуборочной доработки и предпосевной подготовки семян овощных и пряноароматических, цветочных и некоторых других мелкосеменных культур, в который вошли следующие машины: молотилка сноповая селекционная МСС-1,0; пневмофрикционный сортировальный стол ПСС-1; фрикционный семенной сепаратор ССФ-30, шасталка-терка ШТС-0,5; воздушнорешетная машина МВР-2 и инкрустатор-дражиратор ИД-10. Данный комплекс машин позволяет решить ряд проблем в послеуборочной доработке и предпосевной подготовке семян: провести очистку, шлифовку и разделение семян по удельному весу, предпосевное химическое протравливание, инкрустацию и дражирование семян. То есть создать посевной материал, не уступающий по своим посевным и физическим показателям лучшим зарубежным аналогам.
В последние годы за рубежом быстрыми темпами началось внедрение новых технологий сельскохозяйственного производства в системе точного земледелия, предусматривающего получение максимального урожая сельскохозяйственных культур с минимальными затратами при наименьшем негативном воздействии на окружающую среду. Разрабатываются технологии с использованием как спутниковых навигационных систем, так и систем наземного позиционирования, в том числе для дифференцированного внесения удобрений в соответствии с фактическими потребностями растений.
Подавляющее большинство сельскохозяйственной техники оборудовано системами контроля технологических параметров, включающими в себя: датчики контроля положения маркера; возможность изменения технологической колеи в процессе работы; регулировку параметров проводимых операций (глубина обработки, нормы высева, засеянная площадь, скорость движения агрегата, количество пестицидов и удобрений), контроль наличия семян в емкостях и др. Все интенсивнее используются системы дистанционной диагностики: спутниковые системы для определения водно-физического состояния почвы в конкретных условиях; сенсорные системы бесконтактного определения содержания азота в растениях в режиме реального времени.
Основная задача при внесении удобрений — обеспечение оптимальных доз их внесения с требуемой равномерностью для получения экологически чистых и максимально возможных урожаев овощей.
В настоящее время 80 % твердых минеральных удобрений вносится центробежными распределительными рабочими органами, преимущественно двудисковыми, при ширине захвата 14–48 м.
Внесение минеральных удобрений можно осуществлять и пневматическими разбрасывателями. Фирмы Rauh и Tebe (Германия) разработали пневматический разбрасыватель с шестисекционной электронной системой локального внесения удобрений шириной захвата до 36 м.
Для точного дозирования удобрений используются автоматические взвешивающие устройства в комбинации с компьютерным управлением. Данная система осуществляет процесс взвешивания непрерывно во время движения и рассчитывает норму внесения в текущем режиме. Такие системы наиболее оптимальны для нового развивающегося направления — координатного земледелия с использованием спутниковых навигационных систем (фирмы Lemken, Rauh, Аmazone и т. д.). Фирма Fritzmeier предлагает систему с использованием оптических сенсоров, которые определяют отраженную в солнечных лучах спектральную рефлексию растений. В зависимости от результатов измерений проводится настройка разбрасывателя на соответствующее дозирование. В сочетании с лазерной системой бесконтактный способ определения содержания азота в растениях становится независимым от времени суток и погодных условий. Это позволяет управлять нормой внесения удобрений в реальном масштабе времени.
Многократные проходы однооперационных почвообрабатывающих агрегатов по полю неизбежно приводят к чрезмерному уплотнению и распылению почвы, возрастают потери влаги и вероятность образования глыб, растут энергетические затраты на производство.
В большинстве случаев зарубежными фирмами предлагаются комбинированные почвообрабатывающие агрегаты. Они имеют рабочие органы активного и пассивного действия, могут оснащаться механическими и пневматическими высевающими системами, навесными сеялками, разнообразным посевным оборудованием. Например, агрегаты модели Кompaktor и Коrund после прохода по полю создают оптимальное посевное ложе: взрыхленный поверхностный слой при наличии комков (для предотвращения выдувания или вымывания семян) и уплотненная почва на глубине сева.
Комбинированный агрегат фирмы Аmazone включает в себя пневматическое посевное оборудование, которое с помощью трехточечного сцепного устройства навешивается на комбинацию почвообрабатывающих орудий: фрезу с вертикальной осью вращения и ротационную фрезу в сочетании с уплотнительными катками.
Отличительными особенностями почвообрабатывающих комплексов, выпускаемых зарубежными фирмами, являются: высокая адаптация к условиям работы, широкие функциональные возможности благодаря применению комбинированных рабочих органов для выполнения технологических процессов. Применение комбинированных агрегатов позволяет значительно снизить энергетические и эксплуатационные расходы, повысить производительность труда благодаря малоэнергетическим приемам обработки почвы и совмещению технологических операций, значительно сократить, а в отдельных случаях и полностью отказаться от применения дорогостоящих и высокоэнергозатратных гербицидов.
Республиканское унитарное предприятие «Институт овощеводства НАН Беларуси» разработало агрегат комбинированный посевной АКП-4, выполняющий 11 технологических операций. АКП-4 осуществляет формирование узкопрофильных трапецие видных гряд высотой 10–18 см, шириной в верхней части 15–25 см, одно-, двухстрочный посев семян однозерновым способом. Технологические операции, выполняемые машиной, включают в себя: рыхление почвы после колеи трактора, рыхление почвы на ровной поверхности в зоне расположения гряд, образование гребней, формирование узкопрофильных гряд, уплотнение гряд, образование бороздок для семян, высев семян, продувку отверстий диска, присыпание семян почвой, уплотнение почвы над семенами, присыпание почвой бороздки с семенами, микроуплотнение и формирование поверхности почвы на грядах.
РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» разработало, а РДУП «Экспериментальный завод НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» изготовило опытный образец машины почвообрабатывающей посевной овощной МПО-2,8. Машина МПО-2,8 за один проход обеспечивает предпосевную обработку почвы с формированием гладкой или профилированной поверхности и одновременно сев дражированных семян овощных культур в заданных нормах и требуемых схемах.
Оценивая представленные на рынке посевные машины, следует отметить их соответствие высоким требованиям функциональности, производственной надежности и производительности при качественном выполнении технологического процесса. Дальнейшее их развитие основано на разработке информационной и сенсорной техники.
Все фирмы, лидирующие на рынке посевной техники (Gaspardo, Аccord, Shmotzer, Stanhay Моnosem, Sfogga и др.), предлагают широкий выбор посевных машин как с механическими, так и с пневматическими высевающими аппаратами.
Компания Аccord (Германия) помимо основного ряда посевных машин предлагает пневматические сеялки серии Miniair S, которые благодаря сменным звездочкам и дискам обеспечивают получение до 100 интервалов размещения растений. Сеялка может работать в агрегате с ротационной мотыгой.
ОАО «Радиозавод» (Пенза) и ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии разработаны пневматические овощные сеялки точного высева под маркой СОПН-4,2 и СОПН-2,8. Сеялки довольно стабильно осуществляют технологический процесс и высевают практически весь спектр овощных культур, возделываемых на территории Российской Федерации. Они значительно проще в эксплуатации и на порядок дешевле импортных образцов.
РУП «Институт овощеводства НАН Беларуси» разработало, а РУП «Приборостроительный завод «Оптрон» изготовило пневматическую сеялку пунктирного высева СПВ-4, предназначенную для однозернового пунктирного высева семян овощных культур одно-, двухстрочным способом по ровной поверхности почвы.
Приморской опытной станцией ГНУ ВНИИО и ООО «Зенкер» разработан комплекс машин шириной захвата 1,8 м, включающий в себя сеялку СТВ-1,8 с механическим ложечным высевающим аппаратом; фрезерный гребнеобразователь ГФН-1,8 и пропашной навесной культиватор КПН-1,8. Комплекс апробирован на Дальнем Востоке в условиях муссонного климата, где машины показали, что обеспечивают устойчивый технологический процесс обработки почвы и посева семян.
Компания Sfogga помимо пневматических овощных сеялок предлагает три серии рассадопосадочных машин:
Серия Florida — универсальные рассадопосадочные машины. Они выполнены по схеме параллелограмма, что обеспечивает равномерную глубину посадки кассетной рассады на участках со сложным рельефом.
Серия California — универсальные рассадопосадочные машины. Предназначены для высадки рассады в торфяных горшочках конической или кубической формы, выращенной в кассетах, производительность — 4000 горшочков/ч для каждого модуля.
Рассадопосадочные машины ITALA применяются для высадки рассады томатов, салата-латука, красного салата, капусты и др. Глубина посадки достигает 35 см, и интервал вдоль ряда от 10 до 80 см.
Компания «Кекки и Магли» зарекомендовала себя на мировом рынке, выпуская технику отличного качества и простую в эксплуатации. Модельный ряд с.-х. машин достаточно велик. Рассадопосадочные машины данной компании могут комплектоваться микрогранулятором с локализованным и синхронным распространением микрогранулированных пестицидов и удобрений на каждое растение и пленкоукладчиком Plastik Stop, который укладывает пленку и закрывает ее землей при помощи плужных лемехов.
Аналогом дорогостоящих рассадопосадочных машин западных фирм может стать модульная рассадопосадочная машина, разработанная и изготовленная ОАО ГСКБ по машинам для овощеводства (Москва). При значительно более низкой цене качество и надежность данной машины не ниже, чем у рассадопосадочных машин иностранных фирм.
Проблема высадки маточников корнеплодов в семеноводстве стоит остро во многих семеноводческих хозяйствах, решить ее может предложенная РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» и ЗАО «Агропромсельмаш» высадкопосадочная машина для маточников столовой свеклы и моркови МВ-2,8, предназначенная для рядковой посадки маточников на междурядьях 70 см.
Не остались без внимания зарубежных компаний и операции по уходу за посевами.
Пропашные культиваторы, выпускаемые фирмой SCHMOTZER, отличаются высоким качеством и долговечностью.
Культиватор может быть оборудован устройством автоматического слежения за рядком Optitronic. Устройство начинает работать при высоте растений не менее 1 см. Optitronic управляет 12-рядным культиватором. С частотой 25 изображений в секунду Optitronic считывает ряд растений и анализирует ход операции. При необходимости система регулирует положение гидравлических рулевых колес. ЗАО «Колнаг» (Коломна) и ГНУ ВНИИО разработали многофункциональные культиваторы КЛ-4,2 и КЛ-2,8 с возможностью осуществления корневых и некорневых подкормок, полосового внесения удобрений и пестицидов. Культиватор состоит из рамы с навесным устройством на трактор, рабочих секций, двух баков емкостью по 400 л, диафрагменного насоса для пестицидов и удобрений, гидрораспределителя, соединительных шлангов, гидравлических клапанов, подающих форсунок. Подача препаратов возможна как на поверхность почвы с распылом, так и в почву на различную глубину.
Основными тенденциями развития технических средств для защиты растений являются: увеличение производительности при снижении экологической нагрузки на окружающую среду, уменьшение расхода пестицидов, совершенствование систем стабилизации штанг и конструкций распылителей, широкое внедрение автоматических систем контроля и управления технологическим процессом на базе микропроцессоров.
Навесные опрыскиватели, в частности, фирмы Амаzone оснащены штангами от 15 до 28 м, резервуаром до 1600 л с устройством для внутренней мойки, баком с чистой водой и промывочным устройством. Штанги выпускаются в пакетном варианте или с боковым складыванием, которое может осуществляться с помощью гидропривода. В качестве распылителей на штангах используются инжекторные сопла, позволяющие производить опрыскивание даже при большой скорости ветра. Опрыскиватели могут комплектоваться системами электронного регулирования нормы расхода рабочего раствора и контроля траекторией движения трактора.
Ширина захвата прицепных опрыскивателей может достигать 45 м, а вместимость рабочего бака — 6600 л. Управление работой прицепных опрыскивателей осуществляется, как правило, с помощью бортовых компьютеров.
Самоходные опрыскиватели имеют стоимость, в 2–3 раза большую, чем сопоставимые с ними прицепные машины. Их использование эффективно при годовой нагрузке в несколько тысяч гектаров. Для данных опрыскивателей особенностью является технология прямого ижектирования, т. е. пестицид вводится в трубопровод опрыскивателя непосредственно перед распылителями. Самоходные опрыскиватели, как правило, оснащают системами электростатической обработки растений ЕSP, которая сообщает рабочему раствору электростатический заряд перед тем, как он достигнет растений, что позволяет существенно увеличить прилипание рабочего раствора к растениям.
ООО «Заря» (Миасс) и ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии разработали опрыскиватель ОНМ-700-71–12, позволяющий обрабатывать посевы овощных культур растворами препаратов в мелкодисперсном состоянии. Это дает возможность снизить расход рабочего раствора препаратов в 10–20 раз в сравнении с традиционными методами внесения и повысить производительность труда за счет сокращения времени на заправку агрегата при внесении средств защиты при сохранении качественных показателей. В современном овощеводстве особую актуальность приобрели некорневые и корневые подкормки растворами удобрений, органоминеральная система питания.
Аналогично российскому варианту «Институт овощеводства НАН Беларуси» совместно с приборостроительным заводом «Оптрон» разработали культиватор-опрыскиватель универсальный КОУ-4/6. Данное техническое средство одновременно выполняет механическое и химическое уничтожение сорняков. Культиватор-опрыскиватель включает 7 видов рабочих органов и осуществляет обработку междурядий с шириной захвата 2,8 и 4,2 м при выращивании овощных культур на ровной и профилированной поверхностях почвы.
И, наконец, самая трудоемкая технологическая операция — уборка. Несомненным лидером по производству и разработке уборочной техники для овощных культур является датская компания Asa-Lift. Для уборки столовых корнеплодов, в частности моркови, продукция этой фирмы, ее одно- и двухрядные навесные и прицепные комбайны хорошо известны в России.
В настоящее время компанией предложены трех-, четырех- и шестирядные самоходные комбайны для уборки моркови, отличающиеся высокой производительностью (у шестирядного по представлению компании до 10 га/день), но требовательные к высокой культуре земледелия.
Самоходные комбайны оснащены оборудованием для автоматического управления глубиной и шириной рядков, присутствует система автоматического ведения уборочных секций по гребню, потому особое требование к чистоте посевов от сорной растительности, так как при работе в автоматическом режиме отслеживания рядка растений, при наличии сорной растительности копир рядка может отклониться в сторону. Машина для уборки пучковой моркови T-100 BU производит извлечение моркови из земли вместе с ботвой и вязку корнеплодов в пучки заданных размеров.
Помимо уборки моркови, компания Asa-Lift производит машины для уборки салата и пекинской капусты, зеленных культур, капусты и лука.
ЗАО «Завод Универсалмаш» совместно с НИПТИМЭСХ (СанктПетербург) разработал и изготовил опытный образец теребильной машины для уборки корнеплодов ММТ-1. В отличие от существующих, данная машина является навесной, эксплуатируется без комбайнера, массой не более 900 кг с приводом основных узлов от гидравлической станции. Это единственная машина теребильного типа, разработанная в России за последние 15 лет.
Для выкапывания овощных и луковичных культур с частичным отделением вороха от почвы, растительных остатков и укладки его на прикатанную поверхность убранного поля «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» и ЗАО «Агропромсельмаш» разработан универсальный копатель-валкоукладчик КЛ-1,4А. Приемноподкапывающая часть копателя состоит из активного четырехгранного битерного лемеха и четырехлопастного нагребного битера. Имеет дополнительную сменную балку с пассивными лемехами для уборки картофеля и моркови. Для подбора из валка и погрузки лука в рядом идущий транспорт РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» и ОАО «Лидсельмаш» предлагают разработанный ими подборщик-погрузчик ПП-1,4. С применением сменного приемноподкапывающего модуля данная машина может применяться для уборки корнеклубнеплодов и картофеля.
Эти организации разработали и изготовили корнеуборочную машину МКВ-1, предназначенную для однофазной уборки столовых корнеплодов (морковь, свекла) с одновременным удалением ботвы и погрузкой в контейнеры. Применение корнеуборочной машины с одновременным удалением ботвы обеспечивает повышение производительности труда на 20–30 %, снижение себестоимости продукции до 10 %, сокращение сроков уборки.
Американская компания Lee Shukhne & sons Inc предлагает самоходные комбайны для уборки репчатого лука. Высокая производительность (от 80 до 160 т/ч) и автоматизация процессов уборки и очистки лука ставят данные машины в ряд лучших.
ОАО «Рязсельмаш» совместно с ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии разработало и изготовило капустоуборочный комбайн с листоотделителем и переборочным столом на двух человек. Убранная продукция закладывается на хранение без дополнительной обработки. Предусмотрена модификация с возможностью отделения листвы и погрузки в транспортное средство, а также уборка капусты в валок с шести смежных рядов.
Помимо капустоуборочного комбайна ОАО «Рязсельмаш» разработало и изготовило опытный образец лукоуборочной машины элеваторного типа с шириной подкапывающего полотна 1200 мм с возможностью использования как на выкопке с укладкой сзади в валок, так и на подборе лука с погрузкой в рядом идущий транспорт. Конструкцией предусмотрена сменная подкапывающая часть для использования КПЛ-1200 на уборке картофеля.
В ГНУ ВНИИО Россльхозакадемии помимо овощных изучаются и бахчевые культуры. Вопрос механизированной уборки арбузов — самый сложный на сегодняшний момент. Весьма интересно он решается американскими исследователями, которые закончили разработку робота VIP-Romper для сбора арбузов и дынь. По сути, VIPRomper — это двухколесный прицеп к трактору.
При помощи лазера, видеокамеры и бортового компьютера робот фиксирует арбузы, оценивает их размер и спелость плодов.
Ножи срезают арбуз, а механическая рука укладывает его на конвейер.
Во время полевых испытаний робототехнический комбайн правильно идентифицировал созревшие арбузы с 85-процентной точностью. Максимальная скорость сбора урожая — полторы секунды на плод.
Как видно из приведенного краткого обзора состояния развития овощеводческой техники, основным направлением является создание машин с высокой производительностью; комбинированных агрегатов модульного типа, совмещающих три операции и более; энерго- и металлоэкономных машин и агрегатов, позволяющих существенно сократить расходы посевного материала, пестицидов и минеральных удобрений. Использование данных машин в системе точного земледелия, несомненно, обеспечит экономию невосполнимых источников энергии при высоком качестве получаемой продукции.