Из сказанного ясно, что культура ивы очень трудоемка, а это повышает и себестоимость сырья.
В своей работе по иве проф. Э. Э. Керн, сопоставляя расходы и доходы от ивовой плантации, также приходит к выводу, что «плантация на зеленый прут убыточна; высокий доход получается только при хозяйстве на белый прут».
Какими же путями можно снизить себестоимость продукции ивовой плантации? Ответ на этот вопрос может быть только один. Во-первых, возможно большим усовершенствованием и механизацией всех работ на плантации, увеличением общего плодородия почвы и, как следствие отсюда, поднятием урожайности плантации, а во-вторых, наиболее полным использованием всей растительной массы, получаемой при сборе прута.
Вопросу о комплексном использовании ивы — ее древесины, коры и корней — посвящена наша другая работа. Здесь мы коротко остановимся на основных звеньях этой проблемы.
Использование коры ивы для получения таннидов и салицина. При хозяйстве на белый прут прежде всего должна быть использована кора ивы. Еще в дореволюционное время в ряде хозяйств одновременно использовались и древесина в виде прута для плетеных изделий, и корье для дубления кож. Выгодность этого не требует доказательств. Необходимо лишь позаботиться о разведении такого сорта ивы, кора которого представляла бы лучший дубильный материал, а прут был вполне пригоден для плетения.
По данным А. Г. Чернышева, выход воздушно-сухой коры и древесины по отношению к первоначальному весу сырых прутьев определяется в следующих размерах.
Как видно, выход коры довольно значителен; он колеблется в среднем для разных сортов ив около 21—24% от первоначального сырого веса прута. Другими словами, из 5 т зеленого прута, т. е. от урожая с 1 га плантации средней производительности, можно получить 1 т воздушно-сухой коры. Сухого белого прута получается треть от первоначального сырого веса, т. е. на 10—13% больше, чем коры.
Анализ на танниды коры ивы конопляной, культивируемой на Быстрецовской плантации, дал очень хорошие показатели.
Сравнение результатов этого анализа со средними анализами корья, заготовлявшегося в б. Северо-Западной обл., показывает, что по содержанию таннидов кора однолетнего прута ивы конопляной не уступает корью, заготовлявшемуся кожевенной промышленностью.
Анализы коры с прута осенней (после окончания вегетации) и весенней (в начале вегетации, до появления листьев) резки разнятся весьма существенно.
Таннидность и доброкачественность коры с прута осенней резки выше, чем с прута весенней резки, но содержание глюкозы и влажность коры находятся в обратном отношении. Такие различия объясняются биологически — усиленным сокодвижением прута, срезанного весной.
Анализов коры различных видов и сортов ив сделано очень много, но «невольно поражаешься пестроте данных и разнообразию выводов различных авторов» — читаем мы в работе П. А. Якимова, Н. Б. Коялович и Г. В. Куршаковой. Объясняется это прежде всего применением различной методики, дающей несходные результаты. Много анализов опубликовано в работах П. А. Якимова и др., Э. Э. Керн и Ф. И. Дименштейн.
В анализах, проведенных по одной методике и вполне сравнимых между собой, наблюдается сильное варьирование содержания в коре таннидов не только между отдельными видами, но и в пределах одного и того же вида между отдельными пробами. Содержание таннидов в коре ивы трехтычинковой в приведенных анализах ниже, чем в коре той же ивы в анализах П. А. Якимова и др. по Ленинградской обл. В последнем случае содержание таннидов равно 15—17% при доброкачественности 53—68%, а по нашим анализам таннидность ивы трехтычинковой составляет всего лишь 6,4% при доброкачественности 25%. Такое различие можно объяснить индивидуальным варьированием таннидности различных кустов (клонов). В преобладающем же большинстве случаев ивы могут культивироваться для получения как прута, так и коры. Низкий процент таннидов содержится лишь в коре шелюги красной и желтой.
Кроме таннидов, из коры ивы добывают алкалоид салицин. Развивающаяся за последнее время в СССР гомеопатическая фармакология также предъявляет спрос на кору ивы пурпуровой.
Использование коры ивы для получения волокна. Кора ивы пригодна также и для получения из нее волокна. Соответствующие исследования были проведены и результаты их опубликованы И. А. Макриновым, В. Л. Некрасовой и Л. Ф. Правдиным (1949). Эти исследования, выполненные в производственных условиях на Быстрецовской ивовой плантации и Отделом растительного сырья Ботанического института им. В. Л. Комарова АН СССР, показали полную пригодность коры разных видов ив для получения из нее волокна, а из последнего — различных изделий.
Ввиду новизны вопроса остановимся на нем более подробно, повторив здесь то существенное, что было опубликовано в статье поименованных выше авторов.
Для полной и всесторонней оценки коры ивы как источника получения из нее волокнистого материала необходимо прежде всего ознакомиться с ее анатомическим строением, которое даст нам представление о расположении волокнистых пучков, их количестве и строении. Методические же исследования выяснят степень одревеснения волокон и химический состав других элементов коры.
На поперечном срезе коры ивы виден эпидермис с кутикулой, под которым залегает широкий слой паренхимы, состоящий из одинаковых по форме, вытянутых в тангентальном направлении клеток с протоплазматическим содержимым. В его составе есть углеводы и минеральные соли и в большом количестве дубильные вещества, которые сплошь занимают всю полость этих клеток и придают особый характерный вид всему срезу. Среди этой паренхимы расположены волокнистые пучки в виде концентрических кругов, числом до десяти — двенадцати. На поперечном разрезе пучки вытянуты в тангентальном направлении и состоят из трех-четырех рядов волокон с очень узким просветом; волокнистые пучки отделены друг от друга одним, а концентрические круги или кольца — двумя-тремя рядами вытянутых паренхимных клеток. Только самые старые волокнистые пучки, расположенные наиболее близко к эпидермису,— овальной формы; они более мощные и отделяются друг от друга несколькими рядами клеток.
Изучение анатомического строения ивовой коры указывает на содержание в ней значительного количества волокон, приблизительно до 45—50% ее объема.
Для отделения этих волокон прибегают к различным способам обработки коры.
Анаэробная мочка коры ивы. Биологическая мочка в обычных бассейнах или ямах успеха не имела, главным образом вследствие неправильной организации процесса мочки. Этот процесс протекал самопроизвольно, т. е. только при содействии естественной микрофлоры, имевшейся на прутьях. При варке прутьев для отделения коры в целях получения белого прута эта микрофлора погибала. Поэтому мочка в дальнейшем проходила при наличии случайной микрофлоры, которая не оказывала должного воздействия на кору. К тому же при такой мочке не хватало минеральных солей, которые были вымыты при варке. Проведенная в виде опыта в бассейне мочка ивовой коры с добавкой фосфорно-калийных и азотистых солей, а также сильной бактериальной закваски из активных возбудителей пектинового брожения (Pectinobacter amylophilum, Bacillus cannabirtus и др.) даже при обыкновенной температуре (16—18° С) дала достаточно удовлетворительные результаты. Количество дубильных веществ после мочки значительно уменьшилось, паренхимная ткань в некоторых местах разрушилась, а также были разрушены и пектиновые вещества, склеивающие волокнистые пучки с окружающей тканью. После обжима вымоченная кора очень легко расчесывалась и давала хорошее волокно.
Микроскопическое исследование полученного волокна показывает, что на нем сохраняются остатки паренхимной ткани, поэтому такой способ мочки еще нельзя считать совершенным. Волокно, полученное этим способом, пригодно только на грубые изделия (шпагат, веревки и др.).
В опытном порядке на одном из производств была проведена биологическая мочка коры разных видов ив. После предварительной сортировки прутьев: а) по виду, б) по сорту, в) по толщине, длине и цвету г) по времени сбора, д) по месту произрастания, е) по способу заготовки и хранения, каждую партию прутьев ошкуривали и снятую с них кору сушили и замачивали отдельно.
Для замочки кору набирали в пучки весом 1,5—2 кг, которые слабо связывали и укладывали в бассейн взаимно перпендикулярными рядами для лучшего смачивания их водой и мочильной жидкостью. В бассейн, заполненный пучками коры приблизительно на три четверти объема, вводили фосфорно-калийные и азотистые соли в виде суперфосфата, томасшлака или костяной муки в количестве 0,1% от сухого веса вымачиваемой коры. Затем прибавляли сухую закваску бактерий в виде сухих отрезков стеблей льна или конопли, вымоченных в стерильных условиях на чистых культурах активных микробов — возбудителей пектиновою брожения: Pectinobacter amylophilum, Bacillus cannabinus, Bacterium apocyni, Bacillus apocyni. После прибавления указанных фосфорно-калийных соединений и закваски бассейн заполняли водой доверху. Кору, поднявшуюся на поверхность, удерживали под водой каким — либо грузом, например камнями.
Начавшееся через несколько часов брожение развивалось сначала медленно, затем постепенно усиливалось и спустя четыре-пять дней достигало максимума.
В это время можно взять пробу коры и обработать ее до волокна. Если волокно хорошо отделяется от эпидермиса и паренхимы и получается чистым, достаточно мягким и эластичным, значит, мочку можно окончить. Если же волокно при чистке отделяется с трудом, получается грубым, с остатками паренхимы, значит, мочку нужно продолжить. При этом необходимо выяснить кислотность мочильной жидкости: если кислотность слишком высока — pH = 4,5—5 и более, то мочка не будет иметь результата вследствие угнетающего действия кислоты на микробов. В этом случае нужно вылить большую часть воды (примерно три четверти объема), прибавить половинную дозу солей, внесенных перед мочкой, и налить свежей воды. Мочка возобновится и через два-три дня закончится.
После этого мочильную жидкость сливают, кору выгружают из бассейна и раскладывают на перекладины, чтобы с нее стекла мочильная жидкость. Когда жидкость стечет, еще влажную кору подвергают дальнейшей обработке.
Аэробная мочка коры ивы. Аэробная мочка волокнистых растений — льна и конопли — по методу проф. И. А. Макринова проводится уже в производственных условиях. В основном этот способ заключается в том, что обрабатываемое растение предварительно вымачивают в бассейне в течение 30 минут — 1 часа и затем подвергают периодическому орошению на воздухе. Так как подвергаемый мочке материал находится на открытом воздухе в виде рыхло сложенного штабеля и проходящая через него мочильная жидкость увлекает за собой воздух, то мочка происходит в резко аэробных условиях при нейтральной реакции. Эта мочка отличается высокой активностью действующей в ней микрофлоры. Поэтому мочка коры, не заканчивающаяся вполне при анаэробных условиях в бассейне, при аэробных доходит до конца. При аэробной мочке разрушаются не только пектиновые вещества и паренхима, но и дубильные вещества.
В коре до мочки паренхима заполнена дубильными веществами. После анаэробной мочки в бассейне большая часть дубильных, а также пектиновых веществ разрушается; паренхима остается. В результате же аэробной мочки в коре разрушаются не только дубильные вещества, но и паренхима. После чески такой коры на гребнях получается довольно чистое волокно, в котором волокнистые лучки совершенно свободны от остатков паренхимы или же лубяные пучки и комплексы их сопровождаются лишь незначительными ее остатками, хотя некоторые пучки окружены паренхимой еще со всех или почти со всех сторон.
После мочки влажную кору лентами пропускают через отжимные вальцы, состоящие из двух гладких деревянных валов, вращающихся навстречу друг другу. В процессе отжима удаляется излишек мочильной жидкости, все не вполне разложившиеся вещества и частицы разрушившейся паренхимы. Кроме того, как показывает микроскопическое исследование, мятая кора расслаивается в продольном направлении, по линии разрушившейся паренхимы, образуя комплексы механических тяжей, являющихся источником волокна. Пропущенную через вальцы, еще влажную кору расчесывают на металлических гребнях, начиная с низких номеров, например с № 13, и постепенно переходя к высшим номерам — до №№ 60 и 80.
Полученное готовое волокно должно быть достаточно мягким, эластичным и крепким.
Нужно иметь в виду, что они подвержены некоторым колебаниям в зависимости от качества сырья и проведения мочки, но все же можно утверждать, что общий выход волокна из коры ивы колеблется в пределах 32—57%. В зависимости от вида ивы выход длинного волокна колеблется от 15,6 до 29%. Очесов получается 21,4—30,7%, остальное приходится на отходы и умочку, которая определяется в 16,4—10% и равняется приблизительно умочке льна.
Для оценки волокна ивы как прядильного материала для различных изделий важно определить его крепость и коэффициент растяжения, характеризующий до некоторой степени эластичность волокна.
В виде опыта из волокон коры ивы были изготовлены шпагат, различных образцов веревки, дорожки, маты (золотопромывные) и грубая мешковая ткань. Эти изделия изготовлялись на кустарных прядильных и ткацких станках и были испытаны в Ленинградском текстильном институте и Институте советской торговли.
Крепость шпагата и веревки из волокон коры ивы почти равна крепости тех же изделий из волокон льна и селима при одинаковой толщине и составляет приблизительно 30—32% крепости тех же изделий из конопли.
Эти цифры подвержены колебаниям в зависимости от состояния материала, вида изделий и способа их изготовления.
Крепость волокна коры ивы равна примерно 50% крепости волокна льна и селина, а в изделиях их крепость почти сравнялась. Еще более резко это сказалось в выработке грубой мешковинной ткани.
При условии уравнения всех показателей по весу и числу питой крепость мешковины из волокна коры ивы примерно равна крепости льняной ткани. Это объясняется тем, что в ткани, где упругость замаскирована, проявляется лишь крепость на paзрыв, которая здесь не уступает крепости льняного волокна.
Изделия из волокна коры ивы (веревки и ткань) отличаются значительной устойчивостью против влияния света, периодического намокания и высыхания. После трехмесячного испытания крепость этих изделий почти совершенно не изменилась. По нашему мнению, ткань из волокна коры ивы весьма пригодна и вынослива для подстилки под маты при промывке золота. Прочность и устойчивость этой ткани против различных влияний влаги и света обусловливается присутствием в ее нитях большого количества дубильных веществ.
По своим свойствам волокно коры ивы принадлежит к типу мягких волокон и поэтому может перерабатываться в изделия механизированным путем на прядильных и ткацких агрегатах.
Использование корней ивы. При размножении ивы черенками у них развивается мощная горизонтальная корневая система. Так, например, корпи двухлетней ивы конопляной распространяются на площади 5—8 м2, причем длина некоторых из них достигает 1—2 м.
Гибкие, вязкие и крепкие корни ив могут с успехом использоваться для плетения.
Добыча корней ивы возможна лишь при ликвидации плантации, когда занимавшаяся ею площадь будет подвергнута раскорчевке.