Разработка ресурсосберегающей технологии и технических средств для производства и комплексного использования семян льна-долгунца в условиях Северо-Западного региона Российской Федерации

Каждая страна развивает те отрасли земледелия, для которых природой или историей созданы благоприятные условия. Лен издавна считался исконно русской культурой. Со льном связано прошлое и настоящее земледелия Центральных и Северо-Западного регионов России.

До конца XVIII века льняное волокно занимало ведущее место среди экспортных товаров и составляло основную статью доходов России. А лен марки БККУ (заглавные буквы городов Бежецк, Красный Холм, Кашин, Углич) был вне конкуренции на мировом рынке. В XIX веке и в начале XX века Россия продолжала оставаться основным поставщиком сырья. От продажи льна за рубеж российская казна получала ежегодно до 90 млн руб. золотом [43].

В советское время лен-долгунец также оказывал существенное влияние на экономику льносеющих хозяйств страны.

По данным ВНИИЛ, при удельном посеве льна 2,9% от общих посевов льносеющих областей страны, денежные поступления от реализации льно-продукции за период 1966;1970 гг. составляли 19,6% от стоимости реализованной продукции растениеводства. В Калининской, Смоленской, Псковской, Новгородской и Вологодской областях — от 65 до 85% [139]. По мнению бывшего начальника областного управления сельского хозяйства Вологодской области Ярушникова Ю. А., писавшего: «Нет никакой другой отрасли растениеводства, которая была бы столь рентабельна и помогала бы экономически слабым хозяйствам прочно встать на ноги» [10].

Переход России в 90-е годы XX века на рыночную экономику потребовал изменения форм и содержания экономических связей как внутри льноводческого комплекса, так и внутри всего АПК.

В льняном комплексе страны обозначился затяжной кризис, выразившийся в снижении объемов производства и заготовки льна из-за отсутствия со стороны переработчиков оплачиваемого заказа на льноволокно, диспаритета цен на сельскохозяйственную и промышленную продукцию, снижения объемов государственной поддержки. Наблюдается низкий платежеспособный спрос на традиционные для России изделия из льна, заполнение отечественного рынка дешевыми импортными товарами из Китая [29].

Посевные площади льна-долгунца в стране снизились с 481 тыс. га в 1991 году до 113 тыс. га в 2005 г. Снизились урожайность и качество льно-сырья. Производство льна-долгунца в 1988 году стало нерентабельным, а РФ из экспортера льноволокна стала импортером [120].

Потребление отечественного сырья необходимого качества составляет всего 30%. Россия, в прошлом мировой лидер льняной отрасли, в настоящее время завозит 70% импортного сырья.

Существующая проблема сырьевого обеспечения льняной отраслив условиях рыночной экономики в течение продолжительного времени не находит своего разрешения ни на федеральном, ни на региональном уровнях. Принимаемые меры оздоровления льняной отрасли не адекватны тенденциям развития' отечественного и мирового рынков, поэтому решение проблемы обеспечения предприятий легкой промышленности сырьем является необходимой и актуальной задачей, решение которой заложено в Федеральной программе «Развитие льняного комплекса России на 2008;2010 годы».

В настоящее время лен-долгунец официально объявлен культурой XXI века. К 2010 году предполагается производить более 70% всей одежды из льняных, льнохлопковых и других смесевых тканей. А по расчетам специалистов ЦНИИЛКА при ожидаемом росте уровня благосостояния населения страны произойдет увеличение спроса на льняные ткани на внутреннем рынке, что составит 3,6.4,0 м на человека. Это потребует увеличения выпуска льнопродукции в 7.10 раз [11, 12, 41].

Не менее важное значение принадлежит и семенам льна-долгунца. Особую остроту в последние 10−15 лет приобрела проблема производства семян льна-долгунца.

По данным директора Института льна Понажева В. П. [109] в настоящее время в страну завозится около 70% семян льна. Такое положение сдерживает дальнейшее развитие всего льноводства: до сих пор отсутствуют высокоурожайные сорта льна-долгунца (на уровне европейских) в Северо-Западном регионе, нет высокоурожайных сортов с коротким вегетационным периодом, удовлетворяющих льноводов региона.

Ряд исследователей [12, 29, 39, 50] считает, что основной причиной стагнации льняного комплекса России является практическое отсутствие системы продуктивного семеноводства. В стране наблюдается дефицит посевного материала, высокие цены на него, ограничение площадей подо льном, закупки семян зарубежных сортов вместо отечественных. Всё это ставит страну в зависимость от европейских семеноводческих фирм. Решение этой проблемы — в создании системы зонального семеноводства.

Для успешного решения существующих проблем необходима разработка более совершенных технологий и технических средств производства семенного материала, в том числе, энергосберегающих приемов выращивания и способов уборки льна.

Значительное (влияние на выращивание льна-долгунца оказывают и климатические условия Северо-Западного региона. Как правило, уборка льна-долгунца начинает проводиться во второй половине августа и, в основном, в сентябре. В этот период погодные условия становятся менее благоприятными. Уборка растягивается на 25.40 дней, а отсутствие необходимых надежных высокопроизводительных уборочных технических средств в сложных условиях приводит к ежегодным потерям 40.50% выращенного урожая [105, 107].

Убедительный пример негативного влияния погодных условий на результаты производства льнопродукции был получен в 2006;2008 гг.

Так, в 2007 году сорта отечественной селекции занимали около 85% посевной площади, остальные 15% приходились на зарубежные сорта Merilin, Eskalina, Elona. Доля кондиционных семян в посевную 2007 г. составила 67%. Неслучайно была получена урожайность семян льна 1,2 ц/га [110].

Низкая^ урожайность льнопродукции (семян, льноволокна), низкий выход длинного-волокна, невысокий уровень некондиционных семян привели. к тому, что отечественные закупочные цены стали выше мировых почти в 2 раза.

В России на современном этапе основной технологией уборки, льна является комбайновая, важнейший недостаток которой состоит в противоречии между двумя целями: получением? льноволокна-и получением семян высокого-качества.

Однако физиологическая^ спелость, льноволокна и семян наступает не одновременно. Противоречие усиливается несовершенством уборочной техники и. технологииотсюда низкое качество выращенного урожая [141].

Применение этой — технологии приводит к большим затратам 5 матери ально-энергетических ресурсов. Так, на сушку и переработку льняного вороха на карусельной сушилке СКМ-1 сушильного комплекса КСПЛ-0,9 требуется более 160* кг/га.условного топлива" из-за сушки-непродуктивной части льновороха.

О сравнительной, технико-экономической эффективности производства льнопродукции ш зерновых можно судить из данных, представленных директором ВНИИЛ Понажевым В. П. [110].

Таблица 1.

Технико-экономические показатели производства льнопродукции в.РоссийскойФедерации.

Показатели Лен-долгунец (при улв=7 ц/га, ус=3 ц/га) Яровые зерновые (у3=25 ц/га) Отклонение по отношению к зерновым, +.

Количество технологических операций 19 ю.* +9.

Количество технических средств и машин, шт. 14 9 +5.

Стоимость технических средств и машин (при возделывании 100 га посевов, млн. руб.) 5,1 2,8 +2,3.

Затраты на возделывание 1 га, тыс. руб: 11,4 6,9 1,7 раза.

Анализируя данные таблицы ! можно отметить, что затраты труда на возделывание: 1 га, льнаш* 1,7 разаг большечемгу зерновых. Это объясняется тем-: что i технологических. операциштребуется* в? 1,55 раза, больше, чем у зерновых. Отсюда следуетвывод: для" успешной? конкуренции этой культуры, с другимипо важности необходима разработка! й внедрение в производство новых высокопроизводительных надежных технических средств.

Используемая 1 в странесегодня комбайноваятехнология уборки льна-долгунца предусматривает теребление, очес стеблей, расстил ленты стеблей в поле и отвоз льновороха на пункт, сушки.

Пртуборкельнашхтадишжелтощспелости вщьноворохе: содержится-до 60% путанины с. влажностью-до 80%. Влажность коробочек не: превышает 30%. При сушке такого льновороха повышен расход электроэнергии, топлива". людских ресурсов. Поэтому возникает первоочередная проблемасовершенствования технологического процесса сушкинаправленного наснижение энергозатрат.

Проблема сниженияпутанины,. получениям льновороха без путанины в-настоящее' время решается несколькими вариантами, совершенствованием конструкции^ гребневого-аппарата, сепарацией льновороха т изысканием но-, вых рабочих органов:;

Применение мобильных сепараторов (зерновых комбайнов) приводит к повышенным потерям семян, их травмированию.

Применение клавишных соломотрясов приводит к потерям семян с пу-таниной.

Указанные основные недостатки уборки льна комбайновым способом вызывают необходимость поиска, более эффективного технологического процесса' очеса стеблей'. направленного, на снижение удельного веса путанины в льноворохе.

Дальнейшее: развитие: льноводствадолжно* быть направлено? насовершенствованиетехнологическогопроцесса производства качественных семянв необходимом объеме, что является основой развития льноводства. •.

Следовательно, разработка энергосберегающей технологии уборки и послеуборочной обработки семян является актуальной-задачей.

Для сохранения выращенного< урожая льна-долгунца-в условиях Северо-Запада, снижения затрат необходимо совершенствование технологии уборки и технических средств [54, 145].

Решение этой проблемы имеет большое научное и практическое значение.

Внедрение раздельного способа уборки льна в условиях Вологодской области, как показал-опыт в 2006;2008 гг., даже с применением высокопроизводительной" уборочной1 техники (самоходных теребилок U-22 и оборачи-вателей-очесывателей U-23) не обеспечил получение гарантированного! урожая семян и льноволокна. Bf процессе вылежки1 льносоломки происходит прорастание слоя ленты-травой, чтсьзатрудняет процесс подъема*и очеса< головок.

Большинство льносеющих хозяйствуют лен с целью получения*льнотресты. Семена в фаннешжелтойспелоспъ остаются! невостребованными, они-о стаются вп о л е.

Суть нашего предложения заключается" в-том, что эти недозрелые семена, в коробочках необходимо сохранить на площадках* принудительного вентилирования, провести*дозаривание и сушку, получив"исходный материал для переработки на льняное масло.

Анализируя сложившуюся ситуацию с людскими ресурсами в СевероЗападном регионе, нужно отметить, чточисленность сельского населения ежегодно снижается на 0,7.0,9%, более быстрыми*темпами это снижение идет среди механизаторов (см. табл. 1.4). Недостаток дешевой рабочей силы на селе и одновременно отсутствие адаптированных технологий и технических средств резко снижают рентабельность производства льна-долгунца из-за больших потерь и низкого качества сырья.

Проведенный анализ создавшегося положения в льноводстве региона позволяет выделить следующие основные проблемы льноводства:

— низкая урожайность и качество выращенного урожая;

— гибель и потери выращенного урожая;

— отсутствие переработки части семян льна-долгунца на масло (пищевые и технические цели) в условиях малых предприятий.

Первая проблема — низкая урожайность льна-долгунца в регионе обусловлена практическим отсутствием системы продукционного семеноводст ва, что привело к дефициту посевного материала, сокращению площадей посева льна, закупке семян за рубежом. Решение первой проблемы — в создании отечественного зонального семеноводства в Северо-Западном регионе. Выращивание районированных раннеспелых высококачественных сортов льна-долгунца в льносеменоводческих хозяйствах позволит получать урожай льна-долгунца на европейском уровне.

Для получения качественных (по всхожести) семян следует разработать энергосберегающую технологию производства семян путем контроля технологического процесса сушки льновороха.

Решение второй проблемы значительно сложнее, так как связано с отсутствием надежных технических средств для^ уборки льна-долгунца в сложных метеорологических условиях региона. Решение второй. проблемы — внедрение комбинированной уборки льна на новой, технической или усовершенствованной основе, позволяющей начать уборку на 7. 10 дней раньше (в последней декаде июля), применение принудительного вентилирования с целью дозаривания семян, т. е. получения высококачественных семян.

В результате перечисленных мероприятий процесс получения льнопро-дукции (семян, льноволокна) резко сократится (с 24 до 15 дней):

Что касается третьей проблемы — переработки части кондиционных семян низких репродукций и отходов послеуборочной обработки, её решение может привести к производству льняного масла на пищевые и технические цели в условиях создания малых предприятий районного или межрайонного значения. Создание предприятий по переработке семян повысит эффектовность 1 га льна, пополнит кормовую базу льносеющих хозяйств за счет использования льняных жмыхов.

В 70-е годы XX века с участием автора начались исследования, связанные с совершенствованием технических средств для уборки и послеуборочной обработки семян льна-долгунца, проводились исследования потерь льнопродукции в условиях производства, разработка и внедрение энергосберегающих технологий производства семян.

Значительная работа была проведена по разработке технических средств контроля влажности льновороха (а.с № 1 733 514), механизации уборочных работ (а.с. № 1 551 278) [69, 77, 85, 94].

Можно считать новым направлением в современных рыночных условиях разработку технологии производства’льняного масла на пищевые и технические цели в условиях межхозяйственного малого предприятия. В результате выполненных исследований на защиту выносятся:

1. Усовершенствованные технологии и технические средства для уборки и послеуборочной обработки семян льна-долгунца;

2. Научное обоснование, разработка и внедрение энергосберегающей технологии производства семян льна-долгунца;

3. Необходимость вентилирования льновороха как средство получения качественного семенного материала;

4. Математическая модель процесса сушки толстого слоя льновороха- '.

5. Энергосберегающие приемы сушки льновороха: сепарация4льновороха, реверсирование теплоносителя, определение оптимального слоя, контроль влажности льновороха в процессе сушки, плющение коробочек льна перед сушкой;

6. Методика оценки потерь выращенного урожая;

7. Разработка технологии и совершенствование технических средств производства льняного масла на пищевые и технические цели, применительно к условиям малых предприятий.

Работа выполнена в соответствии, с научнойпрограммой «Механизация, электрификация и автоматизация» задание 09Ю1 «Разработать конкурентоспособные наукоемкие машинные технологии1 итехнику новогопоколения^ для производства сельскохозяйственнойпродукции» согласно «Программы фундаментальных приоритетных и прикладных исследований» по научному обеспечению. развития :АПК РФ^^ на-период'2006;201Ю гг." Российской Академии сельскохозяйственных: наук^.

Темадиссертации г утвержденаУченымюоветом? ФРОУВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина» и соответствует тематическим планам академии.

Научно-исследовательские работы: выполнялись по * запросам льносеющих хозяйств и доведены до практического применения. .

Основные положениядиссертационной работы, докладывались на международных конференциях «Лён-99- 2000, 2005, 2007 в г. Вологдана научно-ироизводственных конференциях 1969,1979, научных конференциях ЛСХИ г. Пушкин 1980^ СНТАУ г., Пушкин? 1994, 2008, всесоюзной научно-технической конференции г. Ленинград, 1971; на межвузовской научно-методической конференции г. Ярославль. 1994 г.-, на научных конференциях НИПТИМЭСХ Северо-Запада 1968—1977 гг.- на научно-практических конференциях ВМИ-ВГМХА им. Н-В Верещагина 1990^2006 гг.

Всего по теме диссертации опубликовано 64 научных работы, из них 11 — в журналах, рекомендованных ВАК, получено 3 авторских свидетельства РФ. Опубликовано 2 монографии, 2 учебных пособия.

Основные выводы и рекомендации.

1. Предложена общая методика комплексной оценки возделывания льна-долгунца, включающая методики комплексной оценки посевной, периода вегетации и уборки льна.

В каждый период включены объективные (климатические параметры) факторы: температура и влажность почвы, температура и влажность воздуха, количество и интенсивность осадков, количество полученной фотометрически активной радиации (ФАР), оказывающие влияние на величину и качество полученной ^продукции.

2. Разработана и предложена энергосберегающая технология производства семян и тресты с обоснованием оптимальных сроков проведения полевых работ, обеспечивающая высокий урожай семян (4 ц/га) и тресты (40 ц/га) и качество районированных сортов льна-долгунца.

3. Способ наполнения льноворохом прицепа-с нарощенными бортами (а.с. № 1 551 276) обеспечивает механизацию равномерной загрузки прицепа, повышая производительность льноуборочного агрегата на 14,9%.

4. Предложенная и проверенная" в производстве модернизация очесывающего аппарата льнокомбайна ЛК-4А обеспечивает снижение потерь урожая семян на 94. 144,8 кг/га, стеблей льна — на 5,3. 14,3%.

5. Разработана математическая модель энергосберегающей технологии сушки льновороха (ф. 4.48):

— в процессе сушки льновороха, установлена предельно допустимая температура нагрева семян — 50 °C, убранных в фазе полной спелости с сохранением посевных качеств;

— определена оптимальная плотность льновороха — 80 кг/м3, соответствующая толщине слоя льновороха 0,45.0,5 м (ф. 4.45, ф. 4.47);

— сепарация влажного льновороха освобождает от сушки путанину, снижая влажность льновороха на 17%, повышает производительность труда при сушке на 35.40% (ф. 4.59, ф. 4.66);

— применение «мягкого плющения» коробочек после сепарации снижает удельный расход топлива на< 1 кг испаренной влаги на 3 5. .40% (ф. 4.81);

— реверсирование теплоносителя повышает скорость сушки льновороха в, Г,45.2 раза, при соблюдении агротехнических требований по неравномерности влажность семян (±2%) (ф. 4.52).

7. Исследования показали, что для сокращения энергоресурсов и улучшения качества1 семян необходим контроль процесса их сушкиосуществляемый индикатором влажности льновороха ИВЛ-01 (а.с. № 1 733 524). Применениеиндикатора позволило получать семена* оптимальной влажности (10±2%), а также снизило расход энергоресурсов на 40%.

8. Предложенная нами технология очистки льняного масла позволяет повысить выход масла с 70 до 90%.

9. Экспериментально доказана возможность измельчения льняного жмыха путем установки дискового измельчителя, в технологическом процессе работы шнекового пресса ПШМ-250А. Скармливание жмыхаКРС повышает удой на 0,37 л в сутки и жирность молока на 0,36%.

10. Размер дополнительного дохода-от полноты сбора семян льносеющего хозяйства-(на 100 га) составит 442 640 руб.

11. Размер дополнительного дохода! со 100 га посевов льна от переработки семян на льняное масло (при Ус=4 ц/га) составит 772 600 руб.

12. Общий годовой экономический эффект от производства ш переработки семян (со 100 га при Ус=4 ц/га) составит 1 215 200 руб.