Интенсификация влагоотдачи скошенных трав

Введение

Существующие технологии заготовки кормов из трав в виде сена и сенажа требуют после скашивания в полевых условиях снизить влажность растений с 80-85% до 18-20 и 40-50% соответственно. Чем быстрее во времени достигнуть этой влажности, тем больше гарантий исключить попадание скошенной травы под влияние осадков, которые резко снижают качество корма. К тому же известно, что каждый последующий день после дня скашивания при нахождении травы в поле приводит к потерям до 4% питательных веществ в результате продолжающихся биологических процессов жизнедеятельности тканей растений.

Повышение сохранности и качества кормов при их заготовке из многолетних трав в ранние фазы вегетации актуально во всем мире, особенно для нашей страны с экстремальными погодными условиями во время уборки. Поэтому в последние два десятка лет в мировой практике кормопроизводства ведутся интенсивные исследования по совершенствованию способов консервирования ипрежде всего по совершенствованию систем обезвоживания скошенной массы с применением биологических, механических, химических, термических и электрических методов обработки.

Основная часть

Многолетние травы должны служить для скота не только основным источником белка и витаминов, но и сырьем для приготовления полноценных энергонасыщенных объемистых кормов. Для этого они должны убираться в ранние фазы вегетации (в начале и полной бутонизации бобовых, выход в трубку злаковых) в целях получения урожая зеленой массы с высоким содержанием протеина - 18% и более. Однако, существующие способы и технологии приготовления доброкачественных кормов из высокопротеиновых трав, отличающихся, как правило, высокой влажностью, требовали значительного усовершенствования, особенно системы провяливания и сушки трав.

Наиболее экономичным процессом снижения влажности трав при заготовке кормов является сушка в полевых условиях, с использованием природных факторов нагрева и удаления влаги под действием солнечных лучей и ветра.

В технологических операциях скашивания и ворошения травы проводились исследования по определению влияния на ускорение отдачи влаги растениями следующих факторов: время скашивания в течение дня и его влияние на скорость сушки; механическое воздействие на стебли растений химическими веществами при скашивании; способ укладки скошенной травы, ворошение травы в прокосе.

Биологическое строение растения отвечает в определенных условиях самосохранению жизнедеятельности. Так, поверхность стебля покрыта восковой пленкой, предохраняющей растение от пересыхания в жаркое дневное время, а воздухообмен клеток растения происходит в ночное и раннее утреннее время через устьицы, которые в дневное время закрываются, препятствуя влагоотдаче. Эта биологическая особенность растений используется в технологии заготовки кормов раннего утреннего скашивания.

Опытами, проведенными в ЦНИИМЭСХ, установлено, что содержание каротина в траве, скошенной ранним утром, наибольшее, днем уменьшается, а к вечеру опять увеличивается. В ранние утренние часы в траве на корню содержание каротина в 1,5-8,0 раза больше, чем у травы в дневное время.

Скорость сушки трав, скошенных с 6 до 9 часов утра, в 3,0-3,5 раза выше в период первого укоса, чем скошенных в полдень. В условиях второго укоса скорость сушки трав при скашивании рано утром только на 15-25% больше, чем при скашивании днем [2, 3]. Результаты исследований представлены на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость скорости сушки клевера

И тимофеевки от времени скашивания:

1 - тимофеевка; 2 - клевер - скошены в июне; 3 - клевер; 4 - тимофеевка - скошены в сентябре.

Основным недостатком этого способа ускорения процесса влагоотдачи является отсутствие в настоящее время управления процессом устойчивой транспирации, что позволило бы воздействовать на открытие устьиц в любое время дня.

Исследования по определению влияния обработки скошенной травы вальцовым плющильным аппаратом на ускорение процесса влагоотдачи показали, что скорость сушки клевера после плющения составила 3,2%/ч, а без плющения - только 0,9%/ч (табл. 1) [3].

Таблица 1. Изменение влажности клевера при уборке с плющением и без плющения.

Наименования	Время отбора проб
10.30 3.12	15.30 3.12	18.30 3.12	11.00 4.12	16.00 4.12
Влажность, %
Клевер на корню	74,6	-	-	-	-
Прокос не плющенный	-	64,8	58,6	57,9	50,8
Прокос плющенный	-	51,2	48,7	38,6	16,2

Плющение позволяет снизить потери в процессе сушки. Так, потери сухого вещества клевера при снижении влажности с 65-70 до 20% после плющения уменьшилось на 8%, а содержание каротина было больше почти в 2,2 раза в сравнении с уборкой клевера без плющения.

Влияние химической обработки травы при скашивании на процесс влагоотдачи оценивалось в опытах с использованием углекислого калия К2СО3 из расчета 10 кг на га, растворенного в 400 л воды.

Для обработки травы этим раствором при скашивании применяется тракторная косилка-плющилка КПРН-3,0, на которой была смонтирована над режущим аппаратом штанга с распылителями, в которые подавался раствор из навешенного на трактор опрыскивателя ПОУ-1.

Результаты исследований приведены в табл. 2.

Таблица 2.Зависимость скорости сушки трав (%/ч), обработанных углекислым калием, от времени скашивания.

Время скашивания	Виды травы
Злаковые	Бобовые
Обработанные	Без обработки	Обработанные	Без обработки
Скорость сушки, %/ч
6.00	2,72	2,10	2,75	2,09
9.00	3,30	3,25	2,40	2,40
14.00	3,01	1,45	4,00	1,75

Обработка травы углекислым калием при скашивании в полдень значительно ускоряет процесс влагоотдачи в сравнении с сушкой травы, скошенной в то же время, но без обработки химическим реагентом. Однако при дождевых погодных условиях влияние химической обработкой на изменение влажности травы не обнаружено.

Для интенсификации процесса сушки скошенную траву необходимо ворошить. Проведенными исследованиями установлено, что первое ворошение необходимо проводить в зоне избыточного увлажнения через 3-4 ч после скашивания и через 2-3 ч после схода росы.

Для определения способа формирования валка изучалась динамика влажности травы, скошенной в прокосы, а также собранной в валок сразу после скашивания и после снижения влажности травы в прокосе до 55-60% (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость времени провяливания и скорости сушки от массы валка и сроков его укладки:

1 - при провяливании скошенной травы вначале в прокосе до влажности 56%, а затем до влажности 40% в валке; 2 - при влажности 40% в валке, образованного сразу после скашивания; 3 - при влажности 55%; 4 - при влажности 40%; 5 - при влажности 45%; 6 - при влажности 60%; 7 - при влажности 65% в прокосе,

А затем при 40% в валке; 8 - при влажности 55% в процессе, а затем при 45% в валках.

Анализ полученных результатов показывает, что для провяливания травы до влажности 40-45% ее необходимо вначале сушить в прокосе до влажности 55-60%, а затем собрать в валок. При этом общее время провяливания будет в 1,5-2,0 раза меньше, чем при провяливании до требуемой влажности (40-45%) в валках, образуемых сразу после скашивания.

Ускорение процесса сушки достигается также с оборачиванием валков. Исследования показали, что каждое оборачивание валков ускоряет процесс сушки на 5-10%.

При ворошении более двух раз в день ускорение процесса сушки не оправдывает дополнительных затрат труда и средств, а потери каротина достигают 25-30% за счет осыпания листьев. При влажности травы менее 40% ворошение проводить нецелесообразно из-за увеличения механических потерь.

В зоне умеренного климата для уменьшения потерь скашивать в валок необходимо травостой с урожайностью менее 100 ц/га зеленой массы, но чтобы масса валка не превышала 4 кг на погонном метре.

Существуют различные способы ускорения процесса влагоотдачи скошенных трав с образованием рыхлых укладок валков. Так, в Новосибирском аграрном университете был разработан метод получения объемистых спиральных валков, активизирующих процесс сушки растительной массы в поле [4].

Исследования проводились в различных погодных условиях, с укладкой скошенной травы в спиральный валок и широкий валок, с плющением и без механической обработки.

В результате проведенных лабораторно-полевых исследований установлено, что при неблагоприятных погодных условиях (часто выпадающие осадки) спиральный валок обладает лучшей влагоотдачей, так как 20% влажности трава в нем достигла после четырех дней сушки.

В хороших погодных условиях эффект ускорения сушки спирального валка не наблюдается, качественные показатели травы в процессе сушки в спиральном валке и широком валке не показали значительных различий. При погодных условиях с высоким количеством осадков качество травы по химическому анализу в спиральном валке было лучшим. Так, содержание энергии (МЕ) было почти на 11% выше, плотность энергии (NEL) была на 6% выше, а переваримость (ЛОМ) выше почти на 11%.

Однако для проведения исследований в производственных условиях необходимо создание надежного в техническом отношении образца машин для получения спирального валка. Если учесть, что изменение физико-механических свойств скошенной травы происходит с уменьшением ее влажности от пластичного состояния до упругого, то формирование спиралевидных или другого типа вспушенных укладок валка может быть устойчивым при снижении влажности травы до 50-60%.

Интенсификация процесса сушки скошенных трав механическим способом обеспечивается в мировой практике плющильными вальцами различного конструкторского исполнения: гладкими, ребристыми, с пазами и выступами различной конфигурации. Принцип их работы заключается в раздавливании стеблей, когда образуются трещины покровных тканей растений, через которые происходит испарение механически и физически связанной воды.

В начале 80-х годов XX века в странах Западной Европы и США начаты интенсивные исследования по разработке новых эффективных способов обработки трав при скашивании, заключающейся в глубоком нарушении целостности стеблей для значительного ускорения их провяливания или сушки. Процесс обработки был назван кондиционированием, а механизмы для обработки - кондиционерами. Основой всех экспериментальных работ послужили данные английского национального института по механизации сельского хозяйства о счетном аппарате для счесывания воскового налета и кутикулы со стеблей и данные итальянских исследователей об эффективном способе изминания люцерны вальцами с резиновым покрытием [5].

Разработанные кондиционеры под названием "Клинер" обеспечивали ускорение обезвоживания трав в 1,7-1,8 раза. Однако их недостатком было сильное счесывание листьев при уборке бобовых трав, что снижало питательную ценность заготавливаемого корма.

Кондиционеры ударного типа, в основном с билами V-образной формы, получили наибольшее распространение главным образом в силу простоты конструкции. Их действие основано на изминании растений. Они обеспечивают существенное ускорение провяливания (сушки) скошенных растений средней урожайности (180-200 ц/га), но на высокоурожайных травостоях малоэффективны. То же самое относится и к изминающим вальцовым аппаратам, в том числе и с прорезиненными ребрами.

Суперкондиционирование пока не получило практического применения, главным образом, из-за опасности размывания осадками спрессованной массы, уложенной на стерню в виде тонких (6-15 мм) валков [6].

Роторный кондиционер бильного типа, разработанный в ЦНИИМЭСХ совместно с ГСКБ Люберецкого завода им. Ухтомского, установленный на самоходной косилке-плющилке КПС-5Г, при приемочных испытаниях на Белорусской (Западной) МИС, по сравнению с существующим методом плющения, обеспечил ускорение влагоотдачи на 25-30%.

Анализ литературных данных и результатов исследований, проведенных во ВНИИ кормов им. В. Р. Вильянса (Россия), позволил определить наиболее эффективные способы кондиционирования скошенных трав в зависимости от вида трав и почвенно-климатических особенностей регионов:

- изминание растений через 40-50 мм; - изминание растений с доизмельчением на обрезки 80-200 мм; - подпрессовка (70 г/м2) измятых и измельченных растений; - надкалывание растений.

Эффективность указанных способов обработки проводилась по сравнению с обезвоживанием неповрежденных (целых) растений. В этих целях проведены многочисленные модельные опыты с люцерной первого и второго укосов в фазе бутонизации [5, 6].

Результаты исследований показали, что самое интенсивное обезвоживание происходит при подпрессовке массы из измятых и измельченных растений (рис. 3).Исследованиями установлено, что подпрессовка массы давления 40-50 г/см2 и 110-120 г/см2 не способствует повышению скорости испарения воды из массы. Однако наибольший эффект от подпрессовки достигается в сохранении облиственности массы. Так, в сене из подпрессованной измятой и измельченной люцерны сохранность листьев достигает 95% [5].

Рис. 3. Динамика обезвоживания люцерны (1 укос, бутонизация) при разных способах обработки растений.

Способы обработки травы изминанием с измельчением и надкалыванием растений незначительно уступает измятию и измельчению массы в условиях благоприятной погоды. Однако в условиях умеренного климата скорость сушки надколотых растений была заметно выше, чем измятых и измельченных растений, особенно только измятых.

Обусловлено это более медленным нагреванием стеблей и началом испарения из них влаги (рис. 4).

Рис. 4. Динамика обезвоживания стеблей люцерны в фазе бутонизации (1 укос) при различных способах обработки растений.

Подобные результаты получены в РУНИП "ИМСХ НАН Беларуси" в процессе исследований по изучению влагоотдачи из растений, обработанных различными способами: роторным кондиционером, вальцами с пальцами и вальцами с иголками, обеспечивающими надкалывание стеблей (рис. 5) [7].

Рис. 5. Изменение влажности порций травы за время сушки.

Однако для выполнения надкалывания стеблей для ускорения процесса влагоотдачи в настоящее время недостаточно надежной технологии и технических средств для ее осуществления.

Лабораторно-полевыми опытами, произведенными во ВНИИ кормов, установлены основные показатели эффективности этой технологии [6]:

- обеспечение почти одновременного обезвоживания листьев и стеблей при сушке на сено; - возможность заготовки сена из бобовых трав (клевер, люцерна) в фазе бутонизации как в степной, так и лесной зонах; - ускорение в 2,0-2,5 раза сушки бобовых трав на сено при сокращении полевых потерь питательных веществ с 28-32% до 14-15%; - повышение энергетической питательности (в расчете на сухое вещество) сена: из клевера до 0,80-0,82, клеверо-тимофеечной смеси - 0,79-0,81, люцерны - 0,81-0,83, люцерно-кострицовой смеси - 0,80-0,82 корм. ед. в кг, а также сырого протеина до 15 (клеверо-тимофеечная смесь) и 18,8% (люцерна) в сухом веществе; - повышение качества белка: переваримость сырого протеина сена близка к его переваримости в исходной массе - в клеверном сене почти 70%, в люцерновом - 74%. Полноценность белка по аминокислотному составу равноценна белку исходной массы.

Проведенные опыты по определению переваримости зеленной массы и приготовлению сена подтверждают эффективность этой технологии (табл. 3) [6].

Таблица 3. Переваримость сухого вещества зеленой массы и сена.

Объект исследований	Фазы вегетации травы	Переваримость сухого вещества, %
Клевер луговой	Цветение	65,0
Сено клеверное	-	61,2
Смесь люцерны с клевером луговым и кострецом безостым	Цветение бобового компонента	59,8
Сено из смеси	-	59,3

Приведенные данные свидетельствуют о высокой надежности приготовления высококачественных кормов, особенно из бобовых трав по новой технологии, что свидетельствует о необходимости проведения интенсивных исследований по обоснованию параметров технологии и рабочих органов машин, обеспечивающих накалывание стеблей для ускорения процесса влагоотдачи скошенных трав.

Экономическая эффективность от внедрения такой технологии может быть очень высокой. Достаточно сказать, что при одинаковых совокупных затратах энергии (прямые + овеществленные) выход кормовых единиц с 1 га посева бобовых и бобово-злаковых травостоев за счет их уборки в оптимальные сроки и сокращения потерь может быть увеличен на 8,5-9,2 ц, а сырого протеина - на 1,7-2,1 ц [6].

Особый интерес представляет эта технология для зон с неустойчивыми погодными условиями в период уборки трав и заготовки кормов, когда необходимо в кратчайшие сроки просушить скошенную траву и убрать высокопроизводительными машинами (на сенаж или на сено), не допустив попадание травы под выпадающие осадки.

Заключение

1. Проведен анализ различных способов ускорения процесса влагоотдачи скошенных трав: биологических, технологических, механических и эмпирических. 2. Наиболее эффективным методом ускорения сушки скошенных трав в настоящее время является способ глубокого нарушения целостности стеблей, получивший название "кондиционирование", а рабочие органы для его осуществления - кондиционеры. 3. Проведен анализ эффективности влагоотдачи следующих способов кондиционирования: изминания растений; изминания растений с доизмельчением; подпрессование, измятие и измельчение растений и надкалывание растений. 4. Результаты исследований различных способов кондиционирования показали, что самое интенсивное влагоудаление происходит у измятых, измельченных подпрессованных растений и растений надколотых, а преимуществом последних являются меньшие потери сухого вещества за счет лучшей сохранности листовой фракции. 5. Необходимо усилить и углубить исследования по разработке принципиально новых высокоэффективных способов ускорения провяливания и сушки трав на сено и сенаж. При этом залогом успеха является тесная комплексная работа специалистов различных профилей: технологов, конструкторов и механизаторов.

Литература

1. Зафрен, С. Я. Технология приготовления кормов: справочное пособие / С. Я. Зафрен. М.: Колос, 1977. 240 с. 2. Гнояник, А. А. Заготовка прессованного сена по усовершенствованной технологии: рекомендации / А. А. Гнояник, И. И. Пиуновский, Г. Н. Шульга, Н. Ф. Короткевич. Минск: Ураджай, 1975. 32 с. 3. Пиуновский, И. И. Интенсификация технологического производства кормов из трав механико-химической обработкой: автореф. дис ... докт. техн. наук: 05.20.01/ И. И. Пиуновский, НАН Республики Беларусь ЦНИИМЭСХ; Минск. 1992. 47 с. 4. Киальбеков, Р. А. Ускорение сушки трав в спиральном валке / Р. А. Киальбеков, А. В. Клочков, Ю. М. Блынский //Актуальные проблемы механизации кормопроизводства животноводства: материалы конф., посвященной 55-летию кафедры механизации животноводства. Горки, 2007. С. 38-44. 5. Шевцов, А. В. Результаты исследований процессов кондиционирования трав для досушки на сено / А. В. Шевцов, Ю. Д. Ахманов, С. А. Отрошко // Земледельческая механика в растениеводстве: сб. науч. докладов Междунар. науч.-техн. конф. 18-19 декабря 2001 г. Т. 4. М., 2001. С. 109-114. 6. Бондарев, В. А. Современные способы и технологии обезвоживания трав в полевых условиях на сено и сенаж / В. А. Бондарев, В. М. Соколов, М. Д. Шариков //Земледельческая механика в растениеводстве: сб. науч. докладов Междунар. науч.-техн. конф. 18-19 декабря 2001 г. Т. 4. М., 2001. С. 103-108. 7. Лабоцкий, И. М. Оценка эффективности устройств для дополнительной обработки скошенных трав / И. М. Лабоцкий, С. К. Журиба, О. В. Козлова //Механизация и электрификация сельского хозяйства: Межведомственный технический сборник РУНИП "ИМСХ НАН Беларуси". Минск, 2005. Вып. 39. С. 101-107. 8. Кондратьев, Н. В. Косилки бильного типа: вопросы проектирования и эксплуатации: пособие / В. Н. Кондратьев. Минск: НП РУП "БелНИИ мелиорации и луговодства", 2002. 40 с.

Интенсификация влагоотдачи скошенных трав

Похожие статьи