A világ növekvő energiaigényére és a környezeti problémáira az egyik lehetséges megoldás a megújuló energiaforrások és nyersanyagok felhasználása. A szántóföldi növénytermesztésben nagy mennyiségben keletkező növényi maradványok megújuló nyersanyagként és energiaforrásként hasznosíthatók, de betakarításuk és tárolásuk még sok esetben megoldatlan.
A szántóföldi növény- termesztés melléktermékei
Magyarországon az évente megtermelt biomassza tömege mintegy 60 millió t, ebből a mező- és erdőgazdasági melléktermék kb. 25–28 millió t. Amelyekre sem a talajerő-visszapótlásnál, sem az állattartásban nincs igény, ipari célokra hasznosíthatók. Ennek a mennyiségnek jelenleg alig 10%-át használjuk fel. Az 1. táblázat a hazai mezőgazdaságban keletkező néhány melléktermékről ad tájékoztatást.
Látható, hogy Magyarországon a kukoricaszár a legnagyobb mennyiségben keletkező növényi melléktermék: a több, mint 12 millió tonna kukorica-termesztési melléktermék 90%-a szár és levél. Évente 60 PJ hőenergiát, vagy 1,16 Gl bioetanolt nyerhetnénk a hazánkban keletkező kukoricaszárból.
A kukoricaszár betakarítási technológiái
A kukorica betakarításakor – a teljes növényzúzási technológiát kivéve – mindegyik esetben elkülönítik a szemet, illetve a csövet és a szárat. Ezt a gépesített mezőgazdasági termelésben kukoricacső-törő adapterrel oldják meg. Az ilyen betakarítási módoknál a szár vagy teljes egészében, vagy nagyrészt a tarlóra kerül, sőt, szemes betakarításkor a levél, csutka és csuhé is. Ma Magyarországon a kukorica döntő részét szemesen takarítják be, ezért a továbbiakban a csőtörő adapterrel felszerelt arató-cséplő gép után visszamaradó kukoricamaradványok be-takarításával foglalkozunk.
Szárvágás és rendképzési technológiák
Az 1976-tól végzett MÉM kutatások során a szemes betakarítás után visszamaradó növényi maradványokat takarították be meglévő és speciális gépekkel. Megállapították, hogy a csőtörős arató-cséplő gép által hagyott tarlóról a betakarításban részt vevő gépek sortaposása miatt igen nehéz a kukoricaszárat betakarítani. A hatékony betakarítás eléréséhez el kell kerülni a sortaposást. A szemes betakarítást követően a szár tömörítve, a szárvágás, rendképzés, bálázás technológiával (1. ábrán 1.) gyûjthető be a leghatékonyabban. Magyarországon kétféle speciális szárvágó-rendrakó gép készült erre a célra.
Az SA gép a csőtörő adapter alá szerelve üzemel. A soronként vízszintes síkban forgó kések levágják a csőtörő hengerek által áthúzott kukoricaszárat és a forgásiránytól függően rendre rakják, vagy szétterítik a tarlón. Ez a gép 15–22 cm-es tarlót hagyva a szártermés 66–80%-át rakta rendre, amelyet rendfelszedővel ellátott szecskázóval gyûjtöttek be. A vágási, rendképzési és felszedési veszteségek miatt ezzel a technológiával a szártermés 40–50%-át tudták betakarítani. Az SA gép nem növelte a csőtörő adapter veszteségét, számottevően nem csökkentette a kombájn áteresztőképességét, viszont a fajlagos hajtóanyag-fogyasztást 10–15%-kal növelte.
Az RR kukorica szárvágó-rendrakó is adapter alá szerelt gép. A kombájn előrehaladása közben a csőtörő törőhengerei által áthúzott kukoricaszárat az alternáló kasza tőben levágja, a konzolos csigák pedig középre hordják, így a szár a gép hasa alatt renden marad vissza, amelyre rákerülnek a kombájnból hátul kikerülő növényi részek is. Az RR szárvágó-rendrakó gép rendképzési hatékonysága 80–90%, 18–28 cm-es tarlómagasság mellett. A rendfelszedési veszteséggel is számolva a szártermés 70%-át tudták bálázással betakarítani. A szárvágó-rendrakó használata növelte a csőtörő adapter szemveszteségét, de az nem haladta meg a 1,5%-ot; az arató-cséplő gép áteresztőképességét 9–10%-kal csökkentette, a fajlagos hajtóanyag-fogyasztás pedig 10–20%-kal nőtt.
Mindkét adapter alá szerelt gép, de különösen az RR hátránya, hogy a fülkéből nem látható, így az üzemeltetés a kombájnostól fokozott figyelmet igényel. Ami a szár minőségét illeti, az RR gép tisztábban dolgozott, míg az SA gép által rendre rakott szár a nagyobb szennyezőanyag-tartalom miatt nehezebben tárolható (és takarmányozásra nem használható).
Az egyesült államokbeli kukoricaszár-betakarítási kísérleteknél a következő technológiát alkalmazták: szárvágás, aprítás, rendképzés, bálázás (1. ábrán 2.). Az aprítás célja a szárítás meggyorsítása. A kombájnnal történő betakarításkor levágják a kukoricaszárat és szétterítik a tarlón. A szárítás után képzik a rendeket, majd következik a bálázás. A kukoricaszár aprítására és rendre rakására szárzúzót is lehet használni. Így lassabb ugyan az aprítás és a rendrakás mûvelete, de kevésbé szennyeződik a szár és a külön rendképzés elhagyása miatt költséghatékonyabb és talajkímélőbb a betakarítás.
Az egyesült államokbeli szakemberek szerint a szemes betakarítás után a visszamaradó növényi részek maximum 70–75%-a takarítható be. A Richey-féle kísérleteknél, Indiana államban a vizsgálat helyszínéül szolgáló kukoricaföldön 8,8 t/ha melléktermék keletkezett. Egy 4,3 m széles adapterû szecskázóval felszedték, felaprították és rendre rakták a szárat, 76 mm-es tarlómagassággal (1. ábra: 3.). A rendre rakott kukoricaszár tömege 4,7 t/ha volt.
Becslésük szerint a be nem takarított melléktermék 50%-át a betakarítógépek a talajba taposták. Richey ajánlása szerint, ha a szem nedvességtartalma betakarításkor 25% felett van, akkor a szem betakarítása után néhány napot renden kell száradnia a szárnak, utána következhet a bálázás. Mantovany és Peart vizsgálatai a szemes betakarítás időpontjának változásával a betakarítható melléktermékek arányára (is) irányultak. Szerintük a szár 75%-a takarítható be a szezon elején, míg a végén csak 28%; az általuk vizsgált betakarítási szezonban (október-november) a melléktermék 45%-a tarlón maradt.
Látható, hogy az RR és SA gépekkel kijelölt irány jó, a megoldások viszont tökéletlenek. Kulcsfontosságú egy olyan adapter kialakítása, amelyben ezek hibáit kiküszö-böljük. A kukoricaszár betakarításának egyik problémája, hogy a talajra kerülő szár kedvezőtlen időjárás esetén jelentősen beszennyeződhet. A szár tarlóra kerülését megakadályozhatjuk, ha a vágás után azonnal bálázzuk. Így számolnunk kell azzal, hogy a bálázott anyag nedvességtartalma nagy, és ez tárolási problémákat okozhat. A rendképzéses betakarítás akkor előnyös, ha az időjárás lehetővé teszi a renden szárítást (2. ábra).
Bálázás
Magyarországon az 1960-as években folytatott vizsgálatban egy MTZ traktorral mûködtetett PPV-1,6 típusú bálázóval készítettek 59 × 36 × 50 cm méretû kisbálákat 53, illetve 39% nedvességtartalmú kukoricaszárból. A bálák tömege 19, illetve 15 kg, a bálatömörség 175, illetve 137,5 kg/m3-re adódott. Próbálkoztak szecskázott kukoricaszár bálázásával is, de a bálák az egyenetlen tömörség miatt a préscsatornából való kijutás után szétestek.
Az 1980-as évek eleji MÉM vizsgálatokban Hesston és PRP gépeket használtak, amelyeket kis konstrukciós módosításokkal és erősebb kötözőanyag használatával kukoricaszár bálázásra alkalmassá tettek. A bálatömörség a hengeres báláknál 160–180 kg/m3, a szögletes nagybáláknál elérte a 210 kg/m3-t is, a bálák tömege 350–450 kg, illetve 600 kg volt. A bálázók munkasebessége 2–3 km/h, illetve 6–7 km/h volt.
Az első publikált egyesült államokbeli kukoricaszár-bálázási vizsgálatok eredményei szintén Richey-től származnak, 1982-ből. Az általa vizsgált bálák méretei: 1,7 m hosszúság és 1,7 m-es átmérő, a tömeg 214–413 kg tartományban változott, szennyező anyagok a kukoricaszárban 14–33% arányban voltak jelen. A rendre rakott szár 50%-át, illetve a teljes szártermés 25%-át tudták felbálázni; a bálázó átlagos munkasebessége 5,6 km/h volt.
Egy újabb vizsgálat, amelyet Glassner, Hettenhaus és Schechtinger végeztek Harlanban (Iowa) 1996–98-ban, hengeres és szögletes kukoricaszár-bálák készítéséről számol be. A hengeres bálák hossza 1,53 m, átmérőjük 1,78 m, tömegük 410–640 kg. A bálázóba épített aprító segítségével tömörebb bálákat készítettek. A bálákat fóliával becsomagolták, hogy ne essenek szét. A szögletes bálák mérete 1,22 × 1,22 × 2,44 m, átlagos tömegük 545 kg. Mindkét bálázó 8 km/h-nál nagyobb munkasebességgel dolgozott.
Egy másik, 1996-ban, Nebraskában végzett vizsgálat során 2000 hektárnyi termőterületről takarítottak be kukoricaszárat. Egy vontatott szögletes bálázóval 12097 db 0,9 × 0,9 × 2,4 m méretû szögletes bálát készítettek. A kukoricaszár levágására, aprítására és rendre rakására átalakított járvaszecskázót használtak (1. ábra: 4.).
Mind a hazai, mind a külföldi kísérleteknél megállapították, hogy a renden hagyott kukoricaszár a bálázókkal jól felszedhető. A kukoricaszár bálák problémamentes készítéséhez azonban a bálázógépeken kisebb konstrukciós változtatások szükségesek és erősebb kötözőanyagot kell használni, mint a gabonaszalmához és a szálas takarmányokhoz.
A kukoricaszár tárolása
Mivel a kukoricaszár nedvességtartalma betakarításkor viszonylag nagy (40–60%), probléma léphet fel a kukoricaszár-bálák tárolásával. A tárolás a nagy nedvességtartalom miatt fokozott gondosságot és körültekintést igényel. A bálák a bálázás után közvetlenül általában nem kazalozhatók, célszerûbb egysorosan tárolni, így viszont nagy területet foglalnak el.
Alapvető követelmény, hogy bálázáskor, illetve a petrencék készítésekor a leveles szár nedvességtartalma 28%-nál kisebb legyen. A már említett 80-as évek elei hazai MÉM Mûszaki Intézet kísérletei nem terjedtek ki a kukoricaszár különböző formáinak tárolási jellemzőire. Akkor a hengeres bálákat takarmányozási célból készítették. A vizsgálatot végző kutatók a hengeres bálák takarmányozási célokra való felhasználását nem látták biztosítottnak az eltarthatóság és a tárolás, valamint a kiosztás megoldatlan problémái miatt. A tüzelő berendezésekben való felhasználást nem zárták ki.
Richey és társai a vizsgálataik során mérték és megfigyelték a hőmérséklet alakulását néhány kukoricaszár-bálában és boglyában november közepétől a következő év májusának közepéig. A napi középhőmérséklet jellemzően 0 és 20°C között változott [17]. A 3. táblázatban csak a bálázott kukoricaszárra vonatkozó adatokat közlünk.
Összefoglalás
A környezeti és gazdasági problémák, a nyersanyag- és energiaforrások szûkössége és a termelési költségek jelentős emelkedése a kukoricaszár betakarítását ismét aktuális feladattá tették. A szárbetakarításnak vannak mûszaki, agrotechnikai, munkaszervezési és gazdaságossági problémái. Az eddigi kísérletek nem voltak ugyan sikertelenek, de széles körben elterjedt technológiák és gépi megoldások még alakultak ki. Áttekintettem a mûszaki és agrotechnikai problémákat, amelyek megvilágítják a továbbiakban megoldandó feladatokat: létre kell hozni egy szárbetakarítási technológiát, amely kevés lépésből áll, jó hatékonyságú, az őszi munkacsúcsot számottevően nem növeli és költséghatékony. Ehhez olyan célgépe(ke)t kell kialakítani, amelyek jól illeszthetők a most alkalmazott betakarítógépekhez, vagy hatékonyan képesek ezeket kiváltani és a szárbetakarítást elősegíteni.
Fábián Csaba
