Соло­ма зер­но­вых куль­тур уже дав­но исполь­зу­ет­ся в сель­ском хозяй­стве и био­энер­ге­ти­ке. Бла­го­да­ря новым мето­дам убор­ки теперь может най­ти при­ме­не­ние и куку­руз­ная солома.

Уборка соломы

Соло­ма зер­но­вых куль­тур инте­рес­на спе­ци­а­ли­стам в основ­ном как допол­ни­тель­ный объ­е­ми­стый корм для живот­ных, а так­же как сырье для био­га­зо­вых уста­но­вок. В отли­чие от раз­бра­сы­ва­ния ее по пашне, такая ути­ли­за­ция име­ет пре­иму­ще­ство: не уле­ту­чи­ва­ют­ся в атмо­сфе­ру две тре­ти содер­жа­ще­го­ся в соло­ме угле­ро­да, а после энер­ге­ти­че­ско­го исполь­зо­ва­ния в желуд­ке живот­ных или фер­мен­те­ре био­га­зо­вой уста­нов­ки она попа­да­ет в поч­ву в лег­ко­усво­я­е­мой фор­ме и там участ­ву­ет в обра­зо­ва­нии гуму­са и, соот­вет­ствен­но, росте пло­до­ро­дия. Кро­ме того, соло­ма зер­но­вых часто исполь­зу­ет­ся в каче­стве под­стил­ки для живот­ных на фер­мах. Поэто­му при оцен­ке выхо­да био­ло­ги­че­ской мас­сы с еди­ни­цы пло­ща­ди пра­виль­нее учи­ты­вать раз­ни­цу меж­ду тео­ре­ти­че­ским и реаль­ным полез­ным потен­ци­а­лом соло­мы. Так, по рас­че­там Гер­ман­ско­го иссле­до­ва­тель­ско­го цен­тра био­мас­сы, полез­ный потен­ци­ал соло­мы от зер­но­вых куль­тур в Гер­ма­нии в зави­си­мо­сти от при­ме­ня­е­мо­го мето­да рас­че­та балан­са гуму­са состав­ля­ет от 8 до 13 млн тонн в год, что соот­вет­ству­ет лишь 27 – 43% тео­ре­ти­че­ски воз­мож­но­го потен­ци­а­ла соло­мы в стране.

Утилизация соломы

Соло­ма счи­та­ет­ся одним из самых труд­но­раз­ла­га­ю­щих­ся био­ло­ги­че­ских суб­стра­тов как в желуд­ке коро­вы, так и в фер­мен­те­ре био­га­зо­вой уста­нов­ки. Прав­да, ее состав­ные части – цел­лю­ло­за и полуклет­чат­ка – хоро­шо раз­ла­га­ют­ся, но сна­ру­жи они защи­ще­ны сло­ем вос­ка и инкру­ста­ци­ей, вклю­ча­ю­щей лигнин.

Раз­ло­же­ние соло­мы уско­ря­ет­ся в ходе сило­со­ва­ния, так как при зама­чи­ва­нии рас­ти­тель­ной мас­сы к клет­чат­ке улуч­ша­ет­ся доступ энзи­мов, рас­щеп­ля­ю­щих ее. Так­же фак­то­ра­ми, спо­соб­ству­ю­щи­ми уско­ре­нию про­цес­сов рас­щеп­ле­ния, явля­ют­ся харак­тер мик­ро­био­ло­ги­че­ской сре­ды и низ­кий пока­за­тель рН при силосовании.

В целом соло­ма зер­но­вых куль­тур явля­ет­ся отно­си­тель­но хоро­шим ком­по­нен­том в сме­си рас­ти­тель­ных суб­стра­тов для сило­со­ва­ния. Луч­ше­му сбра­жи­ва­нию спо­соб­ству­ет так­же добав­ле­ние в био­мас­су бога­тых водой суб­стра­тов, таких как раз­лич­ные тра­вя­ни­стые куль­ту­ры, бот­ва сахар­ной свёк­лы или водо­рос­ли. В слу­чае нехват­ки воды из водо­про­вод­ной сети реко­мен­ду­ет­ся частич­но брать ее из доступ­ных поверх­ност­ных водоемов.

В каче­стве ком­по­нен­та для сило­со­ва­ния так­же хоро­шо под­хо­дит куку­руз­ная соло­ма. По оцен­ке земель­но­го ведом­ства по сель­ско­му хозяй­ству феде­раль­ной зем­ли Бава­рия, в сред­нем за год в Гер­ма­нии при убор­ке куку­ру­зы на зер­но в поле оста­ет­ся 4 млн тонн куку­руз­ной соло­мы, что состав­ля­ет одну треть от сухой мас­сы куку­руз­но­го сило­са, кото­рый выра­щи­ва­ет­ся спе­ци­аль­но для пере­ра­бот­ки в био­га­зо­вых уста­нов­ках (12 – 14 млн тонн). Поэто­му рас­ши­ре­ние посе­вов куку­ру­зы на зер­но с после­ду­ю­щим эффек­тив­ным исполь­зо­ва­ни­ем ее соло­мы мог­ло бы стать хоро­шей аль­тер­на­ти­вой тра­ди­ци­он­ным тех­но­ло­ги­ям и в целом по стране высво­бо­дить зна­чи­тель­ную пло­щадь паш­ни для дру­гих целей.

Как ука­зы­ва­лось выше, что­бы повы­сить пере­ва­ри­мость соло­мы в желуд­ке живот­ных, необ­хо­ди­мо рас­ще­пить в ней клет­чат­ку. Так, во вре­ме­на ГДР перед исполь­зо­ва­ни­ем соло­мы в корм­ле­нии круп­но­го рога­то­го ско­та она под­вер­га­лась воз­дей­ствию едко­го натра, в резуль­та­те чего про­ис­хо­ди­ла делиг­ни­ни­за­ция (раз­д­ре­вес­не­ние) корма.

Эффек­тив­ность пере­ра­бот­ки соло­мы воз­рас­та­ет так­же при ее бро­же­нии в био­га­зо­вых уста­нов­ках, так как в фер­мен­те­ре идут ана­ло­гич­ные про­цес­сы. Раз­ли­чие состо­ит толь­ко в дли­тель­но­сти пере­ра­бот­ки: в то вре­мя как в фер­мен­те­ре про­цесс бро­же­ния про­дол­жа­ет­ся в сред­нем 50 дней, в желуд­ке коро­вы он длит­ся все­го 24 часа. Поэто­му пер­вый шаг по под­го­тов­ке соло­мы к пере­ра­бот­ке дол­жен делать­ся еще в поле путем ее каче­ствен­но­го измель­че­ния и прес­со­ва­ния. Для этих целей про­мыш­лен­ность про­из­во­дит измель­чи­те­ли соло­мы раз­лич­ных типов с функ­ци­ей прессования.

Даль­ней­шая ее пере­ра­бот­ка про­ис­хо­дит в ста­ци­о­нар­ных усло­ви­ях, где чаще все­го для этих целей исполь­зу­ют­ся экс­тру­де­ры. В резуль­та­те экс­тру­зии дли­на воло­кон рас­те­ний еще силь­нее умень­ша­ет­ся, так как в экс­тру­де­ре соло­ма про­пус­ка­ет­ся меж­ду дву­мя вра­ща­ю­щи­ми­ся навстре­чу друг дру­гу шне­ка­ми и под­вер­га­ет­ся воз­дей­ствию дав­ле­ния и высо­кой тем­пе­ра­ту­ры. Это при­во­дит к рас­щеп­ле­нию свя­зей меж­ду лиг­но­цел­лю­ло­зой, раз­ру­ше­нию струк­ту­ры клет­ки и обес­пе­чи­ва­ет бак­те­ри­ям доступ к боль­шей пло­ща­ди клет­чат­ки. Таким обра­зом они могут актив­нее воз­дей­ство­вать на цел­лю­ло­зу и полуклет­чат­ку, а так­же на ста­биль­ный ком­плекс лиг­но­цел­лю­ло­зы. В ито­ге лиг­нин, ответ­ствен­ный за проч­ность свя­зей, посте­пен­но разрушается.

Солома с особыми требованиями

Куку­руз­ная соло­ма предъ­яв­ля­ет осо­бые тре­бо­ва­ния к пере­ра­бот­ке. До сих пор она мало исполь­зо­ва­лась в про­из­вод­ствен­ных целях, но теперь экс­пер­ты назы­ва­ют ее «про­дук­том вне кон­ку­рен­ции». Одна­ко перед тем, как нача­лось актив­ное исполь­зо­ва­ние куку­руз­ной соло­мы в прак­ти­ке, необ­хо­ди­мо было най­ти ответ на ряд важ­ных вопро­сов. Для это­го с 2013 г. на опыт­ных полях в Бава­рии про­во­ди­лись опы­ты по выра­щи­ва­нию куку­ру­зы на зер­но и иссле­до­ва­лась зави­си­мость меж­ду выбо­ром сор­тов (гибри­дов), вре­ме­нем нача­ла убор­ки и каче­ством куку­руз­ной соло­мы. После убор­ки изу­чал­ся ее био­ло­ги­че­ский и хими­че­ский состав, а в лабо­ра­тор­ных усло­ви­ях опре­де­лял­ся выход метана.

В дру­гом опы­те на 64 боль­ших делян­ках были про­те­сти­ро­ва­ны шесть тех­но­ло­гий убор­ки куку­ру­зы и про­ве­де­но их срав­не­ние по уро­жай­но­сти и каче­ству куку­руз­ной соло­мы. Для выпол­не­ния работ исполь­зо­ва­лись жат­ка Mais Star Collect от ком­па­нии Geringhoff и лен­точ­ный вал­ко­ва­тель Merge Maxx от фир­мы Kuhn.

Под­рез­ка и вал­ко­ва­ние соло­мы про­из­во­ди­лись с помо­щью агре­га­та BioChipper от ком­па­нии BioG и вал­ко­ва­те­ля-измель­чи­те­ля UP-6400 от фир­мы Agrinz & Uidl, а так­же пере­де­лан­но­го муль­че­ра с попе­реч­ным вспо­мо­га­тель­ным шнеком.

Все тех­но­ло­ги­че­ские опе­ра­ции по убор­ке осу­ществ­ля­лись в ком­би­на­ции с исполь­зо­ва­ни­ем поле­вых измель­чи­те­лей и транс­порт­ных теле­жек. В ито­ге была дока­за­на воз­мож­ность успеш­но­го при­ме­не­ния для убор­ки куку­руз­ной соло­мы вал­ко­ва­те­лей и убо­роч­ной тех­ни­ки, а так­же прин­ци­пи­аль­ная ее осу­ще­стви­мость. Тео­ре­ти­че­ский потен­ци­ал био­мас­сы остат­ков рас­те­ний за выче­том зер­на, полу­чен­ный с поверх­но­сти всей паш­ни, соста­вил в сред­нем 97 ц сухой массы/га в 2014 г. и 114 ц сухой массы/га – в 2015 г.

При убор­ке уро­жая с помо­щью транс­порт­ных теле­жек и поле­вых измель­чи­те­лей опре­де­ля­лись реаль­но воз­мож­ные поте­ри био­ло­ги­че­ской мас­сы. В резуль­та­те про­ве­ден­ных опы­тов выяс­ни­лось, что из соло­мы, выстлан­ной в вал­ки, в ходе осу­ществ­ле­ния всех эта­пов убор­ки ее уро­жай в сред­нем соста­вил 45,6 – 48,7 ц сухой массы/га, или при­мер­но поло­ви­ну от рас­чет­но­го веса.

Опыты с силосованием

Что­бы про­ве­рить суб­страт на при­год­ность для сило­со­ва­ния, были про­ве­де­ны опы­ты в лабо­ра­тор­ной силос­ной башне и в тран­шее для сило­со­ва­ния. В завер­ше­ние ана­ли­зи­ро­ва­лось каче­ство про­дук­тов бро­же­ния, а так­же их аэроб­ная ста­биль­ность. В ходе про­ве­де­ния опы­тов исхо­ди­ли из сред­ней уро­жай­но­сти куку­руз­ной соло­мы в 104 ц сухой мас­сы / га, кото­рая, прав­да, несколь­ко усту­па­ла уро­жай­но­сти зер­на, соста­вив­шей в сред­нем 114 ц сухой мас­сы / га, что дало осно­ва­ние при выра­щи­ва­нии куку­ру­зы на зер­но гово­рить об услов­ном соот­но­ше­нии био­ло­ги­че­ской Кро­ме того, было выяв­ле­но, что выход соло­мы зави­сел от гибри­да (сор­та) куку­ру­зы и изме­нял­ся по мере созре­ва­ния куль­ту­ры, при­чем при позд­них сро­ках убор­ки в боль­шин­стве слу­ча­ев отме­ча­лось сни­же­ние урожая.

В опы­тах с бро­же­ни­ем при­ме­не­ние куку­руз­ной соло­мы обес­пе­чи­ва­ло высо­кий выход мета­на, кото­рый по срав­не­нию с вари­ан­том исполь­зо­ва­ния куку­ру­зы на силос состав­лял от 80 до 95% . Таким обра­зом, опы­ты по сило­со­ва­нию куку­руз­ной соло­мы для ее при­ме­не­ния в фер­мен­те­рах био­га­зо­вых уста­но­вок пока­за­ли, что она отно­си­тель­но хоро­шо сило­су­ет­ся и может эффек­тив­но исполь­зо­вать­ся для полу­че­ния био­энер­гии в про­из­вод­ствен­ных усло­ви­ях. Аэроб­ная ста­биль­ность био­мас­сы оце­ни­ва­лась в целом тоже доста­точ­но высоко.

Кро­ме того, в про­цес­се опы­тов была выяв­ле­на отно­си­тель­но силь­ная зави­си­мость меж­ду выхо­дом сухой суб­стан­ции и про­дол­жи­тель­но­стью нахож­де­ния куку­руз­ной соло­мы в поле. Так, уро­жай зна­чи­тель­но сни­жал­ся, если соло­ма лежа­ла на пашне свы­ше трех дней. В свя­зи с этим каче­ство куку­руз­но­го сило­са харак­те­ри­зо­ва­лось изме­не­ни­ем в содер­жа­нии сухой суб­стан­ции от 41,6% в 2014 г. до 59,5% в 2015 г., а так­же коле­ба­ни­ем содер­жа­ния сырой золы в сред­нем от 7,9% в 2014 г. до 6,2% в 2015 г.

Издержки на логистику

В ходе опы­тов были оце­не­ны затра­ты на логи­сти­ку био­мас­сы. Пол­ные затра­ты на вал­ко­ва­ние, исполь­зо­ва­ние поле­во­го измель­чи­те­ля, транс­пор­ти­ров­ку гру­за, а так­же при­ме­не­ние тех­ни­че­ско­го сред­ства для его скла­ди­ро­ва­ния соста­ви­ли от 57 до 80 евро/т сухой мас­сы куку­руз­ной соло­мы, усред­нен­ные же затра­ты – 68 евро / т. Послед­нее озна­ча­ет, что есть воз­мож­ность сэко­но­мить затра­ты хотя бы на вал­ко­ва­нии, так как почат­ко­со­би­ра­тель (жат­ка) Mais Star Collect во вре­мя убор­ки уро­жая укла­ды­ва­ет куку­руз­ную соло­му непо­сред­ствен­но в валок на стер­ню. На вто­рой день соло­ма уби­ра­ет­ся при помо­щи измельчителя.

Сле­ду­ет отме­тить, что по срав­не­нию с воз­де­лы­ва­ни­ем куку­ру­зы на силос при новом мето­де убор­ки с поля изы­ма­ет­ся толь­ко поло­ви­на орга­ни­че­ской мас­сы, а доста­точ­ное коли­че­ство соло­мы оста­ет­ся в поле для обра­зо­ва­ния гуму­са. Это явля­ет­ся еще одним пре­иму­ще­ством ново­го мето­да уборки.

А так как при вал­ко­ва­нии куку­руз­ной соло­мы по стерне в нее попа­да­ет мень­ше зем­ли, то ее мож­но исполь­зо­вать для корм­ле­ния круп­но­го рога­то­го ско­та, что поз­во­ля­ет частич­но заме­нить в раци­оне живот­ных такие цен­ные струк­тур­ные кор­ма, как, напри­мер, люцерна.

В ито­ге, если не при­ни­мать во вни­ма­ние воз­мож­ный эко­но­ми­че­ский эффект от обра­зо­ва­ния гуму­са и исполь­зо­ва­ния в рас­те­ние­вод­стве остат­ков бро­же­ния из фер­мен­те­ров био­га­зо­вых уста­но­вок, то при нали­чии куку­руз­ной соло­мы, фак­ти­че­ски не име­ю­щей рыноч­ной цены, пол­ные издерж­ки на ее сило­со­ва­ние могут состав­лять от 71 до 96 евро/т сухой массы.

Одно­вре­мен­но новый метод убор­ки может най­ти при­ме­не­ние и при ути­ли­за­ции соло­мы зер­но­вых. Так, в опы­тах на полях опро­бо­ва­лось пять про­то­ти­пов тех­ни­че­ских устройств для про­из­вод­ства пел­лет из соло­мы. Для это­го исполь­зо­вал­ся при­цеп­ной ком­плекс для изго­тов­ле­ния пел­лет Premos 5000 от ком­па­нии Krone.

Ком­плекс в сцеп­ке с трак­то­ром мощ­но­стью 400 л. с. дви­га­ет­ся по полю с мак­си­маль­ной ско­ро­стью 1,5 км/ч. При засып­ной плот­но­сти мас­сы пелетт в 600 – 700 кг/м³ эффек­тив­ность выпол­не­ния транс­порт­ных работ с его помо­щью была в 3 – 5 раз выше, чем при пере­воз­ке руло­нов из соло­мы. Кро­ме того, пел­ле­ты, при полу­че­нии кото­рых не обра­зу­ет­ся пыль, могут исполь­зо­вать­ся в сви­но­вод­стве, так как бла­го­да­ря высо­кой погло­ти­тель­ной спо­соб­но­сти их при­ме­ня­ют в каче­стве под­стил­ки для животных.

Опы­ты так­же пока­за­ли, что при помо­щи «кро­нов­ско­го» агре­га­та Premos 5000 пря­мо в поле в пел­ле­ты могут пере­ра­ба­ты­вать­ся как сено, так и люцерна.