Россия – самая северная страна мира, где удается выращивать рис. В промышленных масштабах возделывать эту культуру начали еще в 1929 году. Почти все отечественные хозяйства, задействованные в рисоводстве (более 80%), расположены на территории Краснодарского края, а также в Ростовской области, Дагестане, Приморском крае, Адыгее, Калмыкии, Астраханской области, Чечне.
В Краснодарском крае под рисовые плантации занято 130-135 тыс. га. Валовое производство риса достигает 900 тыс. тонн в год, и его планируется довести до миллиона тонн. Но особенность выращивания этой культуры состоит в том, что незерновая часть урожая составляет примерно столько же, сколько собрано зерна, в пропорции 1:0,8. Что делать с растительными отходами — соломой, лузгой и так называемой «мучкой» (остатками после шлифовки рисового зерна)?
На корм скоту
Утилизация незерновой части урожая — большая проблема для рисоводческих хозяйств. Затраты на сбор, тюкование и вывоз рисовой соломы в 2-3 раза превышают затраты на уборку самого зерна. Но даже когда поля освобождены от отходов, возникает вопрос – как распорядиться всей этой массой?
На корм скоту рисовая солома без дополнительной обработки не годится, так как содержит большое количество соединений кремния и труднопереваримой клетчатки. У высокопродуктивного молочного скота от такого корма ухудшается качество молока. Поэтому непереработанную рисовую солому можно скармливать лишь мясному крупному рогатому скоту, а также овцам.
Но кормовые свойства рисовой соломы можно существенно улучшить, используя различные способы ее переработки – в этом случае можно вводить ее в рацион молочных коров в количестве до 50 % от общего содержания грубых кормов.
Некоторые способы переработки соломы способствуют лишь улучшению вкусовых качеств, а значит и повышению поедаемости соломы: измельчение, самонагревание, запаривание, сдабривание другими кормами. Более эффективные способы переработки повышают питательность соломы за счет расщепления неусвояемых компонентов до простых легкопереваримых сахаров и увеличения содержания полноценных белков. Это силосование, химическая, термохимическая, гидробаротермическая обработка, а также ферментативный гидролиз (осахаривание) различными препаратами, микрогрибками и дрожжевание.
Рисосеющие хозяйства, которые занимаются животноводством, активно используют рисовую слому в качестве грубого корма. Но все же это не решает проблемы утилизации незерновых отходов рисоводства.
От утеплителя до пластмассы
Уже давно существуют достаточно развитые технологии переработки рисовой соломы. Они используются в Китае, где объемы выращивания риса гораздо масштабнее, чем в России. Еще 20 лет назад проблема утилизации незерновой части урожая была огромной проблемой и в КНР, где этими отходами были забиты все водоемы. Но сегодня рисовую солому в качестве сырья используют во многих отраслях: в производстве биоэтанола, биоразлагаемых пластмасс, кремния, целлюлозы, бумаги, картона, плетеных изделий, тепловой энергии, строительных материалов.
В Китае из рисовой соломы производят почти 87 % целлюлозосодержащей продукции. В числе способов переработки соломы — биоуголь, биогаз и даже пластмасса. Ее можно сделать в виде дерева – получается красивый материал, который отлично пилится и красится. При строительстве зданий рисовую солому применяют как утеплитель и материал для устройства кровли.
Разработана технология получения модифицированных волокон целлюлозы из соломы путем механохимической обработки в кислотной и щелочной средах. Полученные волокна по своим характеристикам аналогичны асбестовым и могут частично заменить асбест в композиции: цемент, асбест, модифицированные волокна, вода.
Зола рисовой соломы в основном состоит из диоксида кремния SiO2 и может использоваться в производстве стеновых керамических материалов и пеннозолобетона.
Из рисовой соломы получается высококачественная бумага, но это довольно энергозатратное производство, требующее сложного оборудования. Впрочем, все методы утилизации рисовой соломы в качестве сырья для промышленности нуждаются в существенных капиталовложениях.
Сжечь – не лучший вариант
На сегодняшний день в России распространены два способа утилизации незерновой части урожая при выращивании риса – это сжигание и заделка в почву.
Сжечь отходы - проще всего. Многие хозяйства так и поступают, и не только в России, но и в Америке, Египте, Юго-Восточной Азии. Такой способ утилизации вступает в противоречие с законом РФ: правила противопожарного режима запрещают выжигание сухой травы, стерни, пожнивных остатков. Правда, для рисовой соломы было сделано исключение: в 2017 году рисоводы добились законодательного разрешения выжигать отходы своего производства, чтобы бороться с фузариозом.
В ряде случаев сжигание действительно оправдано: рис, помимо фузариоза, подвержен таким заболеваниям, как перикуляриоз, бактериоз, септориоз, аскохитоз, возбудители которых зимуют на семенах и не перегнивших растительных остатках. Сжигание стерни и соблюдение севооборота помогают с ними бороться.
Однако до сих пор не изучены до конца краткосрочные и долгосрочные экологические последствия этого способа утилизации. Сжигание соломы приводит к повышению температуры на поверхности почвы под валком до 360℃, а на глубине 5 см – до 50℃. Происходит выгорание гумуса, потеря воды, ухудшение водно-физических свойств почвы, уничтожается ценная органическая масса и животный мир, с том числе полезные почвенные микро- и макроорганизмы. Кроме того, явные минусы такого способа - задымленность воздуха и пожароопасность.
В Краснодарском крае в течение десяти лет проводились испытания по экологической оценке почв: на одном участке систематически сжигали стерню, на других проводили запашку измельченных остатков. Содержание гумуса в начале эксперимента на всех участках было примерно одинаковым. При полном прохождении культурами севооборота за десять лет содержание гумуса на участке, где растительные остатки измельчались и запахивались, понизилось на 4,5%, а на сжигаемом участке – на 6,7%. Также понизилось содержание азота, фосфора и произошло заметное накопление калия.
Измельчить и закопать
Заделка измельченной соломы в верхний слой почвы – альтернатива сжиганию. Это экономически оправданный и к тому же экологически безопасный способ утилизации рисовой соломы. В этом случае она становится удобрением, благодаря которому в почве увеличивается содержание гумуса, улучшаются ее физические и биохимические свойства – повышается рыхлость и влагоемкость, происходит обогащение почвы азотом, размножаются сапрофитные микрооорганизмы.
Но удобрением рисовая солома становится только при условии качественного измельчения и расщепления. Если же оставить в почве неизмельченные растительные отходы, они будут очень медленно разлагаться, выделяя токсичные соединения, опасные для будущих посевов. Для качественной заделки соломы в почву необходимо, чтобы измельченная масса не менее чем на 70% состояла из фрагментов менее 10 сантиметров в длину.
Проблема в том, что измельчение и заделка в почву в России технологически не отработаны. Для этой цели не подходят измельчители соломы колосовых, так как они быстро выходят из строя ввиду специфических особенностей строения стебля риса и высокого содержания в нем кремния.
Техника, которую предлагают ведущие зарубежные производители, зачастую дорого стоит, сложна в эксплуатации и долго окупается. Машины российского производства оборудованы слабыми измельчителями, не пригодными для дробления отходов рисоводства. Они, как правило, просто расщепляют стебли, не измельчая их в достаточной степени. Заделать в почву такую массу невозможно, так как при дисковании механизм скользит по соломе.
К тому же, если на рисоуборочный комбайн устанавливают измельчитель, то уменьшается его производительность, увеличивается время уборки и снижается ее качество. А использование мобильных полевых измельчителей считается более затратным, чем установка измельчителя на комбайн, так как требует участия в уборке дополнительного машинно-тракторного агрегата.
Приемлемым вариантом считается использование модернизированного мобильного роторного измельчителя РИС-2, агрегатируемого рисоводческим трактором МТЗ-82Р. Роторное устройство измельчает солому до 50-70 мм и расщепляет ее вдоль волокон, что в 3-4 раза увеличивает скорость гумификации.
Двукратное дискование плюс азотное удобрение
Но измельчение – это только полдела. При заделке соломы требуется двух-трехкратное осеннее дискование почвы, а для ускоренного разложения соломы необходимо вносить дополнительные азотные удобрения. Или же перед заделкой придется обработать измельченную массу специальными бактериальными препаратами, в составе которых есть штаммы микроорганизмов-азотфиксаторов, связывающих в почве азот из атмосферного воздуха. Иначе заделка стерни не даст ожидаемого агрохимического эффекта.
Изучено влияние на урожайность риса четырех способов заделки соломы в почву: запашка, одно-, дву- и трехкратное дискование. Выяснилось, что наименьшая урожайность формируется при запашке соломы, тогда как поверхностная обработка почвы путем одно-, дву- и трехкратного дискования увеличивает урожай зерна в сравнении с запашкой на 2,4, 4,2 и 5,2 ц/га соответственно. Этот результат показывает, что двукратное дискование наиболее целесообразно.
Также изучено влияние трех способов обработки соломы: заделка в почву измельченных растительных отходов в чистом виде, заделка соломы совместно с компенсирующим азотным удобрением и после ее инокуляции биодеструктором. Внесение азотного удобрения увеличивает урожай на 5,1 и 3,7 ц/га по сравнению с вариантами с внесением соломы в чистом виде и обработкой ее биопрепаратом.
Таким образом, дополнительные затраты на заделку соломы составляют от 300 до 700 рублей на гектар. Но со временем они окупаются за счет повышения урожайности от внесения в почву органики. Подсчеты показали, что урожай риса при этом увеличивается примерно на 0,5 т на 1 га, тогда как сжигание и последующее заделывание в землю сожженных остатков соломы понижает урожай примерно на 650 кг с 1 га.
Жечь солому запретят
Экологи и общественники давно уже требуют запретить сжигать рисовую солому. В прошлом году из-за дыма и гари министерство природных ресурсов Краснодарского края несколько раз сообщало о неблагоприятных метеорологических условиях первой степени, фактически объявляя режим «черного неба».
Поэтому начата работа по внесению изменений в правила противопожарного режима в РФ в части установления запрета на сжигание рисовой соломы на землях сельскохозяйственного назначения, землях запаса и землях населенных пунктов. Если правила будут изменены, выбора у рисоводческих хозяйств не останется – солому придется заделывать в почву или искать другие варианты ее переработки.
В конце августа текущего года вице-премьер Виктория Абрамченко поручила профильным министерствам разработать альтернативные методы утилизации рисовой соломы. Минобрнауки совместно с Минсельхозом и Федеральным научным центром риса поручено завершить разработку и апробацию технологий утилизации без сжигания. Кроме того, Минсельхоз и Минпромторг должны разработать меры поддержки аграриев по закупке спецтехники для измельчения соломы и ее заделки в землю.
При этом необходимо будет отдельно решать вопрос с фитопатологией, так как сжигание рисовой соломы, напомним, было одним из методов борьбы с заболеваниями риса.
Виктория Абрамченко поручила Общественно-экспертному совету по нацпроекту «Экология» обеспечить контроль соблюдения природоохранного законодательства в осенний период при сжигании рисовой соломы в соответствующих регионах. Проконтролировать качество воздуха во время сжигания рисовой соломы должны Росприроднадзор и Роспотребнадзор.
Рисовая солома должна быть включена в программу по применению вторичных ресурсов и вторичного сырья из отходов сельского хозяйства до 2030 года.
Пока что вопрос об экономически и агрономически оправданной и эффективной технологии утилизации рисовой соломы остается открытым.
