Подсолнухи для производства биотоплива

Масличный подсолнечник (Helianthus annuus L.) быстро набирает популярность в качестве исходной культуры для производства биодизеля, поскольку имеет ряд положительных агрономических характеристик с другими распространенными масличными культурами, такими как рапс и соя; хорошо дает урожай в различных условиях, и его можно легко и выгодно выращивать как на небольшой ферме, так и в больших полевых масштабах. Высокое содержание масла в семенах подсолнечника, часто превышающее 40%, делает его отличным выбором для производства биотоплива. Поскольку подсолнечник уже широко выращивается для использования в качестве пищевого масла, агротехнические методы хорошо отработаны для регионов, где подсолнечник часто встречается в полевых севооборотах. Хотя вредители могут создавать проблемы для производства, тщательная ротация может помочь сократить затраты от удобрений до пестицидов.

Текущий потенциал для использования в качестве биотоплива

Подсолнечное масло обладает большим потенциалом для компенсации использования дизельного топлива, особенно в масштабах фермы. Подсолнечные масла уже используются для получения высококачественных пищевых масел, а шрот можно легко использовать в качестве корма для скота. Состав масла аналогичен составу других растительных масел, таких как соевое и сафлоровое, и ожидается, что биодизельное топливо из подсолнечника будет иметь свойства, аналогичные биодизельному топливу из сои.

Большая часть подсолнечного масла производится для потребления человеком, это дорогостоящее масло, которое приносит дополнительную прибыль производителям. Ценность подсолнечника для конечного использования биодизеля может не обеспечивать адекватную экономическую отдачу в некоторых нефтедобывающих регионах.

Биология и адаптация

Испытания подсолнечника. Фото: Деннис Пеннингтон, преподаватель биоэнергетики, Мичиганский государственный университет.

Подсолнечник растет в различных почвенных условиях, но лучше всего растет на хорошо дренированных почвах с высокой водоудерживающей способностью. В более засушливых регионах для получения наилучших урожаев часто требуется как минимум дополнительное орошение. Однако подсолнечник считается засухоустойчивой культурой и имеет более глубокую корневую систему, чем у большинства культур.

Подсолнечник обычно считается культурой длительного сезона. Он высаживается в середине или конце весны и созревает в период с начала сентября до начала октября, в зависимости от точной даты посадки, сорта и накопления градусо-дня роста (GDD). Однако было разработано много гибридов, у которых период созревания сокращается до менее чем 90 дней, что позволяет собирать урожай уже в конце сентября.

Поскольку дикий подсолнечник является родным для большинства регионов Северной Америки, условия, необходимые для выращивания культивируемого подсолнечника, существуют широко, хотя лучшие агрономические методы не были хорошо известны за пределами Среднего Запада, Высоких равнин и Западной Канады.

Производство

При выборе гибрида обратите внимание на урожайность, процент масла, зрелость и устойчивость к вредителям. Проконсультируйтесь с результатами сортоиспытаний в близлежащих университетах и/или коммерческих семеноводческих компаниях или проведите сортоиспытания на фермах.

Для правильного укоренения подсолнухи предпочитают мелкое семенное ложе.Тем не менее, системы производства с нулевой обработкой оказались успешными. В большинстве регионов рекомендуется сажать подсолнечник в период с начала мая до середины июня. Подобно кукурузе, подсолнечнику для прорастания требуется температура почвы 50 градусов по Фаренгейту.

Для выращивания подсолнечника подходят различные популяции растений и ширина междурядий. При использовании органических методов расстояние между рядами от 20 до 30 дюймов способствует механической борьбе с сорняками. Рекомендуемая норма высева семян масличного подсолнечника колеблется от 15 000 до 25 000 растений на акр, с меньшей нормой высева в районах с низким уровнем осадков. Для многих систем дозирования семян доступно множество модификаций, специально предназначенных для подсолнечника, например, более короткие пальцевые подборщики и различные ячеистые пластины.

Борьба с вредителями

Подсолнухи восприимчивы к различным вредителям, поэтому уход должен включать севооборот, устойчивые сорта, модифицированные методы выращивания и часто химический контроль. Как и другие масличные культуры, подсолнечник подвержен заболеваниям склеротиниозом и ложной мучнистой росой. Тщательно спланированные севообороты являются наиболее важным элементом в борьбе с болезнями, а также более широкое расстояние между рядами для увеличения циркуляции воздуха и устойчивые сорта.

Для борьбы с насекомыми необходима регулярная полевая разведка. Некоторые вредители подсолнечника также заражают другие культуры, регулярно используемые в севооборотах, в том числе проволочники, усачи и бледно-полосатые блошки. Планируйте ротацию, чтобы нарушить жизненный цикл этих вредителей.

Собирайте урожай до конца сентября, чтобы уменьшить огромные потери от стай перелетных птиц. Методы контроля, такие как химические отпугиватели, ложные культуры и преследование взрывами, выстрелами, самолетами и «крикунами», имели переменный успех. Наилучший эффект дает случайная, но частая смена методов сдерживания. Лучшее управление — избегать места гнездования.

Подсолнечник плохо конкурирует с сорняками в начале своего развития.Используйте гибриды, устойчивые к гербицидам (Clearfield и Express Sun), а также предпосадочное или довсходовое использование гербицидов для борьбы с сорняками до того, как посевы подсолнечника приживутся. Для подсолнечника зарегистрирован ряд гербицидов. Тем не менее, на северо-востоке обработка прополкой через одну и две недели после посева борется с сорняками так же эффективно, как гербицид, хотя обработка вызывает небольшое снижение популяции подсолнечника на корню.

Сбор и хранение

Урожай обычно собирают с конца сентября по октябрь, в идеале, когда влажность семян приближается к 12%. Раннее объединение растений при высокой влажности (до 25%) позволяет снизить потери от осыпания семян и птиц, но более влажные семена требуют последующей просушки. Влагопоглотители могут ускорить высыхание семян в поле, но их необходимо применять после того, как растение достигнет зрелости.

Подсолнечник следует хранить при влажности около 9 % – при 10 или 11 % семена становятся более восприимчивыми к заражению насекомыми и плесенью, а извлечение масла может стать более трудным при влажности ниже 7 %. Поддержание хорошего состояния семян важно для хорошего содержания и качества масла. Сушка на воздухе при температуре ниже 110 градусов по Фаренгейту лучше всего подходит для семян подсолнечника, потому что тонкие волоски на корпусе могут воспламениться, если они циркулируют через сушильный вентилятор и источник тепла, и, в свою очередь, воспламенят семена, которые легко горят из-за высокого содержания масла.

Поддержание качества семян для использования в качестве сырья представляет собой самую большую проблему после сбора урожая. Нагрев выше 200 градусов по Фаренгейту (например, в процессе сушки) ухудшает качество масла за счет увеличения концентрации свободных жирных кислот, которые необходимо удалять на начальных этапах процесса производства биодизельного топлива. Пересушивание семян снижает эффективность извлечения масла при их обработке механическим прессом для семян. Быстрая сушка семян после сбора урожая и поддержание хорошей влажности при хранении важны для поддержания высокого качества семян и масла.

Потенциальная доходность

Урожайность подсолнечника в засушливых районах обычно составляет в среднем 1300 фунтов с акра, но урожайность более 2000 фунтов с акра в условиях орошения или обильных осадков не является редкостью. Среднее содержание масла составляет от 40 до 42%. Выход масла, извлеченного из семян подсолнечника, колеблется от 35 до 80 галлонов на акр. Количество масла, извлеченного из семян, варьируется в зависимости от условий выращивания, обращения с семенами после сбора урожая и от того, было ли масло извлечено химическим или механическим способом.

Резюме

Подсолнухи являются важным компонентом систем выращивания масличных культур и производства биотоплива, поскольку они хорошо адаптируются к различным условиям и часто требуют меньшего количества сельскохозяйственных ресурсов, чем более распространенные культуры. Поскольку масло имеет несколько потенциальных рынков сбыта, а прессованная мука может заполнить нишу на рынке кормов для крупного рогатого скота, подсолнечник является хорошим выбором для производителей как в малых, так и в крупных масштабах.

Для дополнительной информации

Опубликовано много информации о производстве подсолнечника на масло и для других целей. Большая часть этой информации зависит от географического положения. Вот ссылки на бюллетени сельскохозяйственных и сельскохозяйственных агентств о выращивании подсолнечника в США и Канаде:

• Испытания сортов подсолнечника в Колорадо, 2007 г.

• Справочник по производству подсолнечника High Plains, Канзас

• Производство подсолнечника в Индиане, Университет Пердью

• Производство и управление подсолнечником в Манитобе

• Испытания сортов подсолнечника в Нью-Гэмпшире, 2006-07 гг.

• Производство подсолнечника в Северной Дакоте

• Испытания сортов подсолнечника в Северной Дакоте, 2008 г.

• Испытания сортов подсолнечника в Южной Дакоте, 2008 г.

• Руководство по производству подсолнечника в западно-центральном Техасе

использованная литература

Берглунд, Д., изд. 2007. Производство подсолнечника. Служба распространения знаний государственного университета Северной Дакоты, Фарго, Северная Дакота.

Дарби Х., Р. Мэдден, А. Жерве и Э. Каммингс. 2009. Исследования подсолнечника. Расширение Университета Вермонта, Сент-Олбанс, штат Вирджиния.

Харнер, Дж. П. 1987. Сушка и хранение подсолнечника. Кооперативная служба распространения знаний Канзасского государственного университета, Манхэттен, Канзас.

Хусейн М., А. Эль-Хаттаб и А. Ахмед. 1980.Влияние расстояния между растениями и уровня азота на морфологические признаки, урожайность и качество семян подсолнечника. Журнал агрономии и растениеводства 149: 148-156.

Кнодель, Дж. Дж., Л. Д. Шарле и Дж. Гавлоски. 2010. Комплексная борьба с насекомыми-вредителями подсолнечника на севере Великих равнин. Служба распространения знаний государственного университета Северной Дакоты, Фарго, Северная Дакота.

МАФРИ. 2006. Руководство по производству подсолнечника. Сельскохозяйственные, продовольственные и исследовательские инициативы Манитобы, Виннипег, Манитоба.

Мейер Р., Д. Белше, Д. О'Брайен и Р. Дарлинг, редакторы. 1999. Справочник по производству подсолнечника High Plains. Университет штата Канзас, Манхэттен, Канзас.

Руффо, М.Л., Ф.О. Гарсия, Г.А. Боллеро, К. Фабрицци и Р.А. Руис. 2003. Азотно-балансовый подход к удобрению подсолнечника. Сообщения в почвоведении и анализе растений 34:2645-2657.

Авторы этой статьи

• Хизер Дарби, специалист по агрономии, Расширенный университет Вермонта

• Филип Холтеман, специалист по растениеводству и почвоведению, Вермонтский университет

• Верн Грубингер, профессор Университета Вермонта.

Рецензенты

• Ф. Джон Хэй, преподаватель дополнительного образования, Университет Небраски в Линкольне

• Деннис Пеннингтон, преподаватель биоэнергетики, Мичиганский государственный университет