Що робити з соломою?
У нашій країні площа угідь під зерновими культурами (з урахуванням ріпаку, але без кукурудзи) становить близько 11 млн га, що забезпечує збирання у середньому понад 32 млн т зерна і вирощування близько 40 млн т незернової частини врожаю, тобто соломи і полови (оскільки основу цієї частини врожаю становить солома, то надалі незернову частину узагальнимо саме цим словом).
У нашій країні площа угідь під зерновими культурами (з урахуванням ріпаку, але без кукурудзи) становить близько 11 млн га, що забезпечує збирання у середньому понад 32 млн т зерна і вирощування близько 40 млн т незернової частини врожаю, тобто соломи і полови (оскільки основу цієї частини врожаю становить солома, то надалі незернову частину узагальнимо саме цим словом).
О. Говоров, канд. техн. наук,
ННЦ «ІМЕСГ»
У зв’язку зі світовою продовольчою кризою проблеми із реалізацією зібраного зерна поки не передбачається, а от щодо ефективного використання вирощеної соломи є серйозні проблеми.
Справа в тому, що за колишнього СРСР було велике поголів’я сільськогосподарських тварин, на яке, як правило, не вистачало кормів. Тому в той період панувала технологія збирання соломи із використанням збирально-транспортних засобів, що забезпечувало повне очищення ланів від соломи, яку складали в скирти на краю поля або біля тваринницьких приміщень.
Однак нині поголів’я худоби різко скоротили, а більшість великих господарств тваринницької продукції не виробляють узагалі. Тож і потреби тваринництва у соломі, відповідно, знизились.
За кордоном, наприклад, окрім мульчування, застосування як підстилки для тварин, солому використовують і для виробництва целюлози, паперу, будівельних матеріалів, а також вона має високу енергетичну цінність (14,3 мДж/кг), близьку до середньої енергетичної здатності дров (13,95 мДж/кг), тому її використовують для одержання теплової енергії. Так, Ізраїль навіть закуповує тюковану солому в Одеській області, а у більшості наших господарств її сприймають як непотріб і просто спалюють на полях. Унаслідок такого безгосподарського підходу не тільки по-дурному викидається на вітер значна кількість енергії, на придбання носіїв якої країна витрачає мільйони доларів США, а й забруднюється атмосфера, а також зі спалюванням втрачається 25–30 кг азоту на гектар і весь вуглець та знищується мікрофлора грунту, що обумовлює зниження його родючості.
Уже близько 200 років у Західній Європі активно використовують спосіб удобрення грунту пожнивними рештками, в тому числі й соломою, шляхом подрібнення і загортання у грунт. Завдяки такому удобренню, за даними зарубіжних і вітчизняних дослідників, урожайність усіх сільськогосподарських культур підвищується у середньому на 10% і не тільки гальмується зниження вмісту гумусу в грунті, більше того — він навіть помітно підвищується.
Тому солому доцільно використовувати з користю: для одержання теплової енергії для забезпечення потреб господарства та для удобрення грунтів.
Солома як паливо
Солома має високу енергетичну цінність, але, на відміну від дров, у неї дуже низька об’ємна маса (15–24 кг/м3). Тому для забезпечення споживання теплової енергії на холодний період року необхідні великі сховища для зберігання запасів соломи. Та й спалювати солому в побутовому котлі чи грубці дуже складно.
З урахуванням цих особливостей розроблено (і вже використовують в окремих господарствах країни) ефективну технологію одержання теплової енергії за використання соломи як палива.
Суть її полягає в тому, що в населеному пункті монтують енергетичний блок (котел) для спалювання пресованої соломи і теплотраси для з’єднання цього котла зі споживачами теплової енергії та будують сховище для зберігання пресованої соломи.
Під час роботи зернозбирального комбайна солома укладається у валки, а після підсихання підбирається пресом-підбирачем та пресується у тюки чи рулони, які складають у сховище.
Під час роботи енергетичного блока тюки соломи з допомогою переобладнаного стогоклада або іншого пристосування забирають зі сховища і завантажують у топку енергетичного блока, що працює за принципом примусового подавання повітря вентилятором, де вона і згорає.
У ННЦ «ІМЕСГ» уже кілька років успішно використовують таку технологію. Основним її недоліком, який обмежує широке використання, є висока початкова вартість обладнання — енергоблока, теплотрас, сховища і преса-підбирача, — на придбання яких у більшості господарств відсутні кошти.
Солома як добриво
За використання соломи на удобрення грунту її необхідно подрібнити, рівномірно розподілити поверхнею поля, а потім загорнути грунтообробними знаряддями. Причому подрібнення і розподілення соломи поверхнею поля можна здійснювати двома принципово різними способами.
За першого — подрібнення соломи і розподілення її часток грунтовою поверхнею відбувається одночасно з обмолочуванням зерна комбайном. Для цього, наприклад, зернозбиральний комбайн «Дон-1500» обладнюють пристроєм ПУН-5 або ПУН-6 і подрібнювачем ПКН-1500.
Однак комбайн «Дон-1500» із таким обладнанням не забезпечує оптимальної довжини (до 15 см) часток подрібненої соломи і необхідної ширини (6 м) смуги та рівномірності (±25%) розподілення подрібнених часток поверхнею грунту.
Німецька фірма Rasspe Systemtechnik виготовляє для подрібнювачів комплекти ножів лопатевого типу різної форми — для правої, середньої і лівої частин подрібнювача. Основною перевагою цих ножів є те, що вони створюють ефективні потоки повітря, спрямовані праворуч і ліворуч напрямку руху комбайна, що забезпечує збільшення ширини смуги і рівномірності розподілення подрібнених солом’яних часток полем.
Фірми New Holland і Massey Ferguson для збільшення ширини смуги і рівномірності розподілення подрібнених часток соломи обладнують подрібнювачі своїх комбайнів спеціальними вентиляторами із дефлекторами, а фірма Vitteroe обладнує подрібнювачі своїх комбайнів окремими розкидачами, виконаними у вигляді спарених відцентрових дисків із вертикальними осями, що обертаються у протилежні боки, тобто подібні до робочого органа дводискової відцентрової машини для розсівання мінеральних добрив.
За другим способом під час подрібнення і розподілення часток соломи у процесі збирання зернових солом’яна маса розкладається полем у вигляді валків. Після цього використовують універсальний причіпний чи навісний (на трактор) подрібнювач-розподілювач, який використовують для подрібнення пожнивних решток і соломи. Для цього він рухається уздовж валка, захоплює і подрібнює солому, одночасно розподіляючи її частки поверхнею поля, які потім загортають у грунт. Такі універсальні подрібнювачі-розподілювачі широко використовують на Заході. Наприклад, у маленькій Австрії вісім фірм випускають такі машини, а в США таких фірм аж 67!
Технічні характеристики універсальних подрібнювачів-розподілювачів, наявних на вітчизняному ринку сільськогосподарської техніки, наведено в таблиці.
Ці подрібнювачі-розподілювачі незернової частини врожаю — порівняно невеликі машини із шириною захвату від 1,7 до 2,8 м, ротаційним подрібнювальним органом із горизонтальною віссю обертання. Причому переважна їхня більшість мають задню навіску, хоча зустрічаються такі машини і з фронтальним навішенням. Наприклад, австрійська фірма SHU виготовляє подрібнювач-розподілювач WI 230, котрий має робочу ширину захвату 2,3 м, його опорний пристрій виконаний у вигляді ролика, робоча швидкість — до 10 км/год. Навішується на передню частину трактора класу 1,4 із частотою обертання ВВП 540 об./хв.
Універсальний подрібнювач-розподілювач пожнивних решток і соломи IMT 618.059 сербської фірми Standart складається із рами, на якій установлено подрібнювальний барабан із горизонтальною віссю обертання.
Подрібнювальний барабан виготовлено із трубчастого вала із цапфами, які встановлено в підшипниках, корпуси котрих болтами закріплені на рамі. До трубчастого вала приварено кронштейни-тримачі, до яких шарнірно приєднано ножі Г-подібного типу.
На рамі також закріплено кожух, виготовлений у вигляді напівциліндра, який покриває передню частину подрібнювального барабана. Причому до нижньої частини кожуха по всій довжині закріплено протирізальний упор, виготовлений у вигляді сталевої штаби з різальною кромкою, а до верхньої частини кожуха шарнірно, під невеликим кутом до горизонту, — спрямовуючий щит. Причому цей щит додатково з’єднується із кожухом двома пластинчастими упорами із рядами отворів для регулювання кута нахилу спрямовуючого щита залежно від швидкості вітру.
На передній частині рами закріплено конічний редуктор, ведучий вал якого з’єднаний карданним валом із ВВП трактора, а його ведений вал — із трансмісійним валом, на другому кінці якого закріплено трирівчаковий шків, від якого трьома клиноподібними пасами рух передається на подрібнювальний барабан.
До задньої частини рами шарнірно (на підшипниках) приєднано опорний коток, на який машина опирається під час роботи.
Подрібнювач-розподілювач рухається вздовж валка соломи так, що валок проходить між колесами трактора. Водночас кожух машини частково ущільнює валок, і він подається усередину кожуха, де захоплюється ножами подрібнювального барабана, піднімається вгору, притискується до протирізального упора і перерізується, а відрізані частки транспортуються ножами далі вздовж кожуха, а на виході з нього відцентровими силами викидаються на спрямовувальний щит, із якого злітають на поверхню грунту.
Згідно з агровимогами ширина смуги розподілення подрібнених часток соломи має бути не меншою, ніж ширина захвата жатки комбайна, яким збирають зернові культури. Середня ширина жатки зернозбирального комбайна становить 6 м.
Найбільшу ширину смуги розподілення подрібнених часток незернової частини врожаю із відшуканих нами джерел інформації щодо відповідних зарубіжних машин забезпечує подрібнювач-розподілювач MS 170, який за ширини захвата 1,7 м може працювати з валком соломи шириною 2,3 м. Подрібнювач розкидає подрібнену масу площею завширшки 6,5 м, що, за відгуками сільгоспвиробників, спроможні виконати далеко не всі комбайни. Як свідчить практика, подрібнювач за добу (годину, день) може виконати роботу двох-чотирьох комбайнів. Особливістю агрегату є використання рівних ножів та протиножів, які практично стовідсотково подрібнюють рослинні рештки.
Так, за даними опитування, наробіток подрібнювачів за 10 год денного часу становив до 50, за сезон — до
1500 га без відмов за гарантією. Це означає, що зменшуються щорічні витрати на ремонт зернозбиральних комбайнів, подовжується термін їхньої служби. Агрегатується машина із тракторами потужністю від 55 до 75 к. с., робоча швидкість агрегату за подрібнення валків соломи становить до 10 км/год.
Подрібнювач-розподілювач BNG 230 французької фірми Kuhn. Робоча ширина його захвату — 2,3 м, опорний пристрій має два колеса, маса — 420 кг, агрегатується із трактором класу 1,4, частота обертання ВВП — 540 об./хв.
За конструкцією і технологічним процесом подрібнювач-розподілювач BNG 230 подібний до описаного вище аналога IMT 618.059 сербської фірми Standart. Принципова ж відмінність першої машини від другої, що забезпечило різке збільшення ширини смуги розподілення подрібнених частинок, полягає у тому, що на нижньому боці BNG 230 до спрямовувального щита перпендикулярно до його площини закріплені напрямні щитки, виготовлені із листової сталі.
Причому своїми поверхнями вони розміщені не паралельно напрямку руху агрегату: від середини подрібнювального барабана задні кінці правих напрямних щитків відігнуті праворуч, а лівих, відповідно, — ліворуч.
У результаті цього у процесі роботи подрібнювача-розподілювача BNG 230 подрібнені частки незернової частини врожаю, які з великою швидкістю надходять на спрямовувальний щит, рухаються не прямолінійно, а повторюючи форми поверхні напрямних щитків, і в момент злітання з них їхня траєкторія залежить від спрямування кінців напрямних щитків. Тобто частки, що злітають із правої щодо напрямку руху агрегату частини спрямовувального щита, рухаються назад і праворуч, а з лівої його частини, відповідно, — назад і ліворуч.
Тому за ширини захвата 2,3 м подрібнювач-розподілювач BNG 230 забезпечує ширину смуги розподілення подрібнених часток, рівну 5,2 м, тобто у понад 2,2 раза вищу від ширини захвата.
У 2006 р. в УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого проходив агротехнічну перевірку дослідний зразок вітчизняного навісного подрібнювача-розподілювача незернової частини врожаю із валків ПН-2М із шириною захвату 2 м, виготовлений підприємством «БІЛОЦЕРКІВМАЗ».
За конструкцією подрібнювач-розподілювач ПН-2М аналогічний до подрібнювача-розподілювача BNG 230 фірми Kuhn.
Агротехнічну перевірку подрібнювача-розподілювача ПН-2М проводили на полях господарства УкрНДІПВТ
ім. Л. Погорілого під час виконання подрібнення валків незернової частини врожаю після збирання зернових комбайном із шириною захвата жатки 6 м.
Результати цієї перевірки показали, що подрібнювач-розподілювач ПН-2М за робочої ширини захвата 200 см опирається на два колеса, має масу 480 кг та в агрегаті із трактором класу 1,4 за частоти обертання ВВП 540 об./хв забезпечує ширину смуги розподілення подрібнених часток 5,3 м, що відповідає аналогічному показнику більшості подібних машин зарубіжного виробництва.
Багатофункціональна машина MP280LW словенської фірми Теhnos, призначена для мульчування трави, стерні зернових культур, кукурудзи, соняшнику та багатьох інших культур. Спеціальна форма робочого органу забезпечує краще розривання пожнивних решток для кращого їхнього перегнивання, а направляючі крила сприяють більш рівномірному їх розподіленню поверхнею поля. Подрібнювач може комплектуватися молотоподібними робочими органами. Окрім цього, подрібнювач-розподілювач має запатентовану технологію низької вібрації Lov Vib, що подовжує строк служби машини.
Загортання соломи в грунт
Необхідно зауважити, що глибина загортання подрібнених стебел рослин також має принципове значення. Дослідження іноземних вчених показують, що найкраще збагачення грунту гумусом і підвищення врожайності забезпечує загортання стебел рослин у грунт на глибину понад 10 см, а на думку вітчизняних вчених — ця глибина становить 5–10 см. Вони аргументують це тим, що у верхньому, добре аерованому, шарі грунту органічні сполуки (в основному — леткі кислоти) швидко мінералізуються. Крім того, цей шар грунту має значно більшу енергію мобілізаційних процесів. Тому він продукує більше вугільної кислоти і нітратів, енергійніше руйнує рослинну клітковину й утворює перегній.
Крім того, необхідно відмітити, що під час розкладання стебел рослин мікроорганізмами, які обумовлюють цей процес, поглинається вільний азот із грунту, в результаті чого він збіднюється на цей елемент.
Тому для нормального забезпечення грунту азотом під час його удобрення слід вносити на кожний центнер стебел рослин 0,25–1,5 кг азоту залежно від клімату і грунту (за високої вологості бідного на поживні елементи грунту потрібно вносити максимальну дозу).
Причому зарубіжні вчені вважають, що за осіннього удобрення грунту рослинними рештками під весняний висів ці рештки щодо азоту виконують позитивну роль, оскільки зв’язують вільний азот у грунті і захищають його від вимивання талими водами, а компенсуючу дозу азоту слід вносити перед висіванням ярих культур.
Враховуючи значні кошти, потрібні для придбання технологічного обладнання і теперішнє фінансове становище переважної більшості наших господарств, широке використання соломи для одержання теплової енергії в недалекому майбутньому не передбачається. Тому солому і пожнивні рештки за теперішнього господарювання раціонально використовувати для удобрення грунту.