Совершенствование технологии измельчения не зерновой массы льна масличного после уборки

Введение. В последние годы выращивание льна масличного в России имеет динамику постоянного роста. Лен по праву считается наиболее урожайной ранней яровой масличной культурой, ведь потенциал его урожайности превышает 20 ц/га. Характерно то, что на него сохраняются высокие цены, как на внутреннем, так и мировом рынках, по сравнению с другими масличными. Короткий период вегетации значительно сокращает природные риски недополучения урожая, а также позволяет хозяйствам получить денежную выручку от реализации льна уже в июле-августе. По расчетам, 1 га посева льна масличного обеспечивает экономические показатели 1 га посева озимой пшеницы с урожаем не менее 40 ц/га. [1, 2]

Благодаря ранним срокам сева, короткому периоду вегетации (до 90 дней) и отсутствию общих патогенов лен масличный является хорошим предшественником для большинства сельскохозяйственных культур, в том числе, озимой пшеницы. Эти особенности делают его идеальной страховой культурой в случае гибели озимых и позволяют формировать планируемые урожаи даже в засушливых условиях за счет эффективного использования зимних запасов влаги.

Однако при выращивании льна масличного имеется ряд особенностей. Прежде всего, волокнистость стеблей льна, затрудняет скашивание и измельчение пожнивных остатков.  В свою очередь плохо измельченные льняные волокна создают неудобства при прямом или нулевом севе, забивая своей массой рабочие органы сеялок. Лен должен максимально высохнуть, стебли льна не должны быть зеленые (рис. 1). Чем меньше влаги содержится в костре льняной соломы, тем проще режущему инструменту разрушить волокнистую структуру. Для скашивания используют те же жатки, которые применяются на зерновых культурах. При этом следует иметь в виду, что лён скашивается труднее, чем зерновые культуры, поэтому к режущему аппарату предъявляется повышенные требования. Режущий инструмент жатки должен быть не изношен и тщательно отрегулирован. Так же многие аграрии несколько занижают норму гербицидов в период вегетации на полях льна масличного, чтобы не делать поле идеально чистым от сорняков. Так как отдельно стоящие сорные растения значительно улучшают работу косы комбайна не давая забивать противорежущие элементы льняной паклей.

Рисунок 1 – Стерня льна масличного после скашивания зерноуборочным комбайном

Цель исследования. Целью является совершенствование технологии измельчения не зерновой (соломистой) массы льна масленичного после уборки для его продуктивного использования в смежных отраслях сельского хозяйства.

Материалы и методы. Исследуемое вещество – солома льна масличного имеет следующие физико-механические свойства: длинна соломы 30 – 35 см; урожайность 1,5 – 2,5 тонны с гектара; теплоемкость при горении 4889 ккал/кг, при зольности 1,5% [1, 3, 4].

Соломистый стебель льна масличного состоит из костры (покровные ткани) и тресы (волокнистая струкура). Костра — это одревесневшие части стебля льна, преимущественно. Костра льна может составлять до 70 % массы стебля.  Костра состоит в основном из целлюлозы (45-58 %), лигнина (21-29 %) и пентозанов (23-26 %). В льняной костре содержится до 64% целлюлозы, в составе костры есть жиры, воск, смолы, гемицеллюлоза. Кроме того, костра льна масличного обладает очень высоким водопоглощением, до 450% влаги от своей массы. Треса представляет из себя прочную волокнистую структуру, состоящую преимущественно из полисахаридов и пектинов, которые и связывают волокна с кострой (рис. 2) [1, 3, 4].

Рисунок 2 – Солома после обмолота льна масличного зерноуборочным комбайном

Мульчированная солома льна масличного является хорошим сидератом. Мульча из соломы льна, не только удерживает влагу, защищает почву от иссушения, но и является прекрасным природным удобрением, которое насыщает почву макро и микроэлементами. Мульча из костры льна позволяет насытить почву макро и микроэлементами, такими как фосфор, калий, кальций, марганец, кремний и другими в оптимальных сочетаниях. Так же мульча обеспечивает защиту почвы и растений от прямых солнечных лучей, температурных перепадов, снижение выщелачивания из-за проливных дождей, защиту грунта от пересыхания и способствует сохранению в грунте полезных насекомых во время холодных зим.

Измельченная треса (волокна льна 2 – 8 см) препятствует эрозии почвы и улучшает почву благодаря аэрации, не представляет собственной питательной ценности для растений. Вместе с тем действует как органический текстуратор, так же повышает доступность питательных веществ почвы, улучшая катионный обмен, и вызывает рост микроорганизмов, которые в свою очередь увеличивают доступность ряда питательных веществ для последующих культур. На почвах с высоким уровнем плодородия лен размещают после озимых, яровых культур, на почвах низкого плодородия - после клевера. Лен - ценный предшественник для таких культур как - озимые, овес, гречиха, картофель.

Солома льна является мощным природным средством по борьбе с фитопатогенами без использования пестицидов. Она поглощает и удерживает влагу в 3 раза больше собственного объема, постепенно отдавая ее и питая корни растений.

Мульча изо льна, как подстилка для животных была испытана, проверена и теперь используется многими западными фермерами.  Благодаря увеличению площади поверхности, исключительной впитывающей способности и низкому уровню пыли, льняная подстилка позволяет воздуху проникать вглубь массы, как в обычной подушке. В результате верхний слой подстилки остается теплым, мягким и сухим [5].

Можно выделить основные показатели:

• абсорбция (впитывание) – в 3 раза больше древесной стружки, в 10 раз – соломы. Скорость поглощения в 4 раза больше других натуральных подстилок;
• льняная подстилка уменьшает запах - быстрее и сильнее других подстилок поглощает аммиак, уменьшает количество насекомых;
• пригодна для компостирования.

Результаты и обсуждение. Из опыта зарубежных стран рассмотрим утилизацию соломы льна масличного на примере Канды.

До 1987 г. Канадские фермеры в основном избавлялись от соломы, сгребая ее прицепными волокушами в копны, затем стягивали в большие кучи и сжигали солому в присутствии надзорных органов. С 1987 года фермерам запретили сжигать солому в полях на законодательном уровне. После запрета на сжигание соломы, фермеры стали применять прицепные мульчирователи. Измельченная солома льна масличного задавливалась в почву дисками на глубину 7-13 см и дополнительно вносилась мочевина (карбомид) или аммиачная селитра для ускоренного разложения соломенной массы. После 1995 года, была создана инфраструктура по переработке льна масличного. Солома скатывалась в рулоны пресс подборщиком на следующий год после скашивания (весной), чтобы за зиму в соломе льна костра отделилась от волокон, в последствие скатанные рулоны увозились на перерабатывающие предприятия. С 2012 года солома масличного льна, убирается с поля сразу после скашивания и уже на перерабатывающем предприятии предварительно обрабатывается химическими реактивами, разрушающими пектины для облегчения отслаивания костры от волокон. Костра прессуется в топливные брикеты или идет как наполнитель для волокнистых плит. Льняное волокно используется в составе нетканых материалов, строительных утеплителях, так же из льняного волокна производятся шпагаты и папиросная бумага. Все-таки следует отметить низкую норму прибыли предприятий, занимающихся переработкой соломы льна масличного. Основные причины, это высокие энергозатраты при переработке, значительное логистическое плечо, сезонность и нестабильность поставок сырья, маломощность перерабатывающих предприятий, изобилие и низкая стоимость альтернативных товаров. В Канаде предприятия по переработке соломы льна масличного, созданы искусственно и имеют дотационный характер, как мера для создания дополнительных рабочих мест, как мера для достижения нулевых выбросов углекислого газа, для общего поднятия культуры производства в сельскохозяйственном комплексе. Так же как одну из причин можно отметить положительную динамику спроса на семена масличного льна, вызванную сельскохозяйственной политикой Евросоюза, сокращающего производство технических и кормовых сельскохозяйственных культур в пользу устойчивой продовольственной безопасности.

Ряд хозяйств Омской области использует для измельчения соломенной массы масличного льна полевой измельчитель производства Словения INO MS-170. Данный измельчитель используется в сельском хозяйстве для измельчения пожнивных остатков и соломы (пшеничной, ячменной, соевой). Работает как по полю, так и по валку. Ровные ножи и система противоножей с малым зазором обеспечивают качественное измельчение соломы данных культур до фракции 2-3 см. Направляющие пластины обеспечивают равномерный разброс измельченной массы по полю на ширину до 6,5 м, обеспечивая равномерное распределение пожнивных остатков по всей поверхности поля. Характеристики большинства комбайнов не позволяют достигнуть таких результатов, которые позволяет выполнять INO MS-170 [2].

Выводы. Таким образом, комбайны целесообразно использовать только на сборе и обмолоте, сокращая сроки уборки увеличением производительности машины и минимизируя потери урожая.

Практические замеры показали, что данный измельчитель INO MS-170 в сутки может измельчить не более 10 га соломы масличного льна, по причине частых остановок для очистки режущего барабана измельчителя от пожнивных остатков и частой замены режущего элемента по причине попадания корневой системы и почвы. Данная производительность измельчителя крайне мала, поэтому предлагается выполнить модернизацию его узлов.