CC BY
52
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 631.674:635.63: 635.64
В.В. Васюта
канд. с.-х. наук, ведущий научный сотрудник, Институт водных проблем и мелиорации
НААН Украины
БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОГУРЦА И ТОМАТА ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ ПОЛИВА В ЮЖНОЙ СТЕПИ УКРАИНЫ
Аннотация. В статье проанализирована эффективность технологий выращивания растений огурца и томата при дождевании, микродождевании и капельном орошении на основе основных показателей биоэнергетического анализа. Представлена корреляционно-регрессионная модель изменения основных энергетических показателей в зависимости от роста урожайности, позволяющая оптимизировать уровень урожайности по энергоемкости продукции и эффективности использования энергии, затраченной на технологию выращивания томат в условиях южной Степи Украины.
Ключевые слова: биоэнергетический анализ, дождевание, микродождевание, капельное орошение, огурец, томат.
V.V. Vasyuta, Institute of Water Problems and Land Reclamation of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine
BIOENERGETICS ANALYSIS TEHNOLOGY OF CULTIVATION OF CUCUMBERS AND TOMATOES AT
DIFFERENT WAYS OF IRRIGATION IN THE SOUTERN UKRAINIAN STEPPE
Abstract. The article analyzes the effectiveness of technologies of cultivation of tomato and cucumber plants at sprinkler irrigation, micro sprinkling and drip irrigation based on the basic indicators of bioenergetics analysis. Presented correlation-regression model changes in the main indicators of energy depending on the growth of productivity, allowing optimizing the yield level of technology of growing energy costs in conditions of southern Steppe of Ukraine
Keywords: bioenergetics analysis, sprinkler irrigation, micro sprinkling, drip irrigation, cucumber, tomato.
Современный уровень производственных отношений в овощеводстве предусматривает получение максимальной прибыли при интенсивном, сбалансированном использовании технологических ресурсов. Основная цель такого подхода к ведению хозяйства - это получение экологически-безопасной продукции при экономически-обоснованном росте продуктивности агро-биоценозов [3; 5]. На фоне постоянного роста стоимости энергоносителей, сельскохозяйственной техники, удобрений для объективной оценки изучаемых технологических процессов приходится переходить к энергетическим показателям. Тогда эффективность возделывания оценивается путем сравнения энергии затраченной на технологический процесс и энергии аккумулируемой в урожае. Понимание биоэнергетической сути производства сельскохозяйственной продукции, анализ процессов превращения потоков энергии в агробиоценозах, количественная ее оценка необходимы для оптимизации параметров технологических операций выращивания сельскохозяйственных культур, что, в итоге, позволит более полно использовать энергетические ресурсы природы, снижая удельный вес антропогенной энергии в единице выращенной продукции, позитивно влияя на экологию окружающей среды. Оптимизация технологических процессов на принципах ресурсосбережения способствует повышению экономической эффективности и экологической безопасности сельскохозяйственного производства [2].
Постановка проблемы
В условиях экономической нестабильности, для оценки эффективности технологии выращивания довольно широко применяются энергетические показатели, характеризующие отношение аккумулированной в продукции и израсходованной на ее получение энергии. Универ-
Введение
сальность метода состоит в том, что привлеченные в производство ресурсы приводится к одному совокупному показателю - энергетическому, который базируется на фундаментальном законе сохранения и превращения энергии. Это дает возможность оценить технологию производства продукции как целостную систему, в которой на входе сочетается действие естественной и антропогенной энергии, а на выходе - биоэнергетическая энергия, созданная живыми организмами. Такой подход позволяет учитывать не только прямой расход энергии использованной в технологическом процессе, но и определить ту часть энергии, которая аккумулируется в произведенной продукции [4]. Исследование технологических процессов на основе энергетических показателей, учитывая постоянно растущий уровень производственных затрат, особенно актуален в орошаемом овощеводстве - в одной из наиболее затратных отраслей сельскохозяйственного производства. Энергетический анализ технологий выращивания овощных культур показывает, что возвратной энергии в овощной продукции совсем немного. Обусловлено это низким содержанием сухого вещества в продукции овощных растений. Поэтому энергию, которую аккумулирует хозяйственно-ценная часть урожая овощных культур, определяют с учетом коэффициентов их потребительской ценности [1].
Результаты
В зоне недостаточного увлажнения одним из основных вопросов орошаемого овощеводства остается вопрос эффективного использования поливной воды, который в значительной степени определяется технологией полива. В южной Степи Украины в овощеводстве довольно интенсивно развивается технология микроорошения, об эффективности которой судят, в основном, исходя из увеличившегося уровня урожайности. Попытка оценить ее эффективность комплексно в ценовых показателях, в силу некоторых особенностей использования ресурсов, например, удобрений, может оказаться некорректным. Поэтому, была предпринята попытка определить эффективность выращивания огурца и томата при капельном орошении и микродождевании на основании сравнения энергетических показателей технологий. В качестве контроля использовали технологию, в которой режим влажности почвы поддерживали дождеванием. Режим влажности почвы соответствовал рекомендованному режиму, для данной зоны выращивания. Поливные нормы определяли с учетом глубины расчетного слоя 0-30 и 0-50 см.
Определение затрат энергии на технологический процесс выращивания огурца показывает, что в случае полива дождеванием, расход энергии возрастает с увеличением глубины расчетного слоя с 0-30 до 0-50 см с 82,2 до 83,4 ГДж/га. Аналогичная тенденция увеличения затрат энергии на технологию выращивания наблюдается при микродождевании и капельном орошении. Из сравнительного анализа затрат энергии видно, что при использовании системы капельного орошения они достигают - 87,9-89,8 ГДж/га. Это выше затрат совокупной энергии при дождевании на 8,7% и на 6,9% - в сравнении с микродождеванием. Увеличение энергетических затрат при капельном орошении это следствие ряда причин, связанных с особенностями работы самой системы, ростом затрат труда на уборку дополнительного урожая, что в свою очередь влечет за собой рост затрат энергии механизмов, горючего и.т.д. Несмотря на рост затрат энергии при капельном орошении, анализ коэффициентов биоэнергетической эффективности показывает, что совокупная энергия расходуется на 28,6% эффективнее, чем при дождевании и на 16,8%, в сравнении с микродождеванием. Сравнительная оценка энергетических показателей при увеличении глубины расчетного слоя с 0-30 до 0-50 см не выявила существенного влияния этого приема на изменение энергетических затрат по всем трем способам полива (рис. 1).
Овощные растения, из-за биологических особенностей их строения, не компенсируют затраты энергии урожаем. Их энергетическая ценность определяется с учетом потребительской ценности. Оценка коэффициента энергетической эффективности томата при капельном орошении показывает, что его величина на 4,7-8,6% выше, чем при микродождевании и дождевании. Сравнительный анализ энергоемкости урожая выявляет при капельном орошении более низкую
энергоемкость 1 т плодов томата, которая составляет 1,98 ГДж и, соответственно, на 4,9-9,3% меньше, чем при дождевании и микродождевании. Анализ коэффициентов биоэнергетической эффективности, с изменением глубины расчетного слоя, указывает на то, что его увеличение с 0-30 до 0-50 см приводит к несущественному росту затрат энергии.
I- и
X в
■а? I
I §
л о а
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
- — _ ? ""1 ( "
ч Г У' ■Г- ' >
0-30 см 0-50 см 0-30 см 0-50 см 0-30 см 0-50 см
Дождевание М икредаждевание Капельное орошение
о а.
с ,-
¡5 *
и *
0 и £
01 о
& ё
Гхуоина расчетного слоя, ело со о полива
■ Коэффициентэнергетшеской эффективности, Кэ
-Энергоемкость продукции, ГДж/т
Рисунок 1 - Изменение коэффициента биоэнергетической эффективности и энергоемкости продукции огурца при разных способах полива и глубине расчетного слоя
Рисунок 2 - Изменение коэффициента биоэнергетической эффективности и энергоемкости продукции томата при разных способах полива и глубине расчетного слоя
Оценка коэффициентов биоэнергетикой эффективности и энергоемкости продукции при дождевании, микродождевании и капельном орошении показывает, что капельное орошение обеспечивает более эффективное использование энергии технологических ресурсов. При этом, рост затрат энергии с увеличением глубины расчетного слоя с 0-30 и 0-50 см, как и при технологии выращивания огурца, являются несущественным, что подтверждает характер изменения коэффициентов биоэнергетической эффективности и энергоемкости продукции при разных спо-
собах полива (рис. 2).
Одним из основных вопросов технологии выращивания любой сельскохозяйственной культуры является уровень урожайности. В настоящее время урожайность томата при капельном орошении достигает 80-100 т/га, а иногда и более. Но насколько данный уровень урожайности является оптимальным с энергетической точки зрения, можно установить, только проанализировав взаимосвязь ряда критериев. Для этого был выполнен корреляционно-регрессионный анализ, полученных нами в различные периоды исследований урожайных данных и установлен характер связи коэффициента биоэнергетической эффективности, показателя энергоемкости продукции с уровнем урожайности томата в виде:
у1 = -0,002х3 + 0,0717х2 - 0,6539х + 3,94969;
у2 = 0,0021х3 - 0,0697х2 + 0,5936х + 1,2127 ,
где
у1 - коэффициент биоэнергетической эффективности; у2 - энергоемкость продукции, ГДж/т; х - урожайность, т/га.
Аппроксимация коэффициентов биоэнергетической эффективности и энергоемкости продукции для уровней урожайности от 30 до 100 т/га позволила определить область принятия оптимальных решений, исходя из изменения энергетических затрат на технологию возделывания по мере роста урожайности (рис. 3).
V 5
О О
н
8 I
* ю
2,9 2,7 2,5 2,3
¡5 2,1 ^
ш
■& 1,9
-8т
1,7 1,5
4
2!
3,5? >
Ч
о 3 а
3 с
о ей 2,5о
5 ш
2 | ш
X
о
1,5
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Урожайность томата, т/га
—X—Коэффициент энергетической эффективности i —О—Энергоемкость продукции, ГДж/т
Рисунок 3 - Связь урожайности энергоемкости продукции, коэффициента биоэнергетической эффективности, аппроксимирована статистической моделью
Как видно на рисунке 3, область принятия оптимальных решений ограничена кривыми, которые характеризуют изменение коэффициента биоэнергетической эффективности и энергоемкость продукции в зависимости от увеличения урожайности. Экстремумы функций коэффициента биоэнергетической эффективности и энергоемкости продукции свидетельствуют, что наиболее эффективно энергия используется при формировании урожайности томата 55 т/га. Отклонение от этого уровня урожайности в меньшую или большую сторону приводит к увеличению затрат энергии, что косвенно свидетельствует о снижении эффективности использования ресурсов, задействованных в технологическом процессе. Как не парадоксально, но урожайность 36 и 78 т/га по эффективности затрат энергии практически равнозначны. Дальнейший увеличение урожайности до 100 т/га теряет энергетический смысл, так как резко возрастает энергоемкость продукции при существенном падении коэффициента биоэнергетической эффективности.
Выводы
Таким образом, биоэнергетическая оценка технологий выращивания огурца и томата при разных способах полива подтвердила, что в условиях южного региона Украины капельное орошение обеспечивает более высокую энергетическую эффективность технологического процесса, в сравнении с дождеванием и микродождеванием. Увеличение урожайности томата выше урожайности уровня области принятия оптимальных решений энергетически неоправданно, так как ведет к росту энергоемкости продукции и, соответственно, к нерациональному использованию технологических ресурсов в процессе выращивания.
Список литературы:
1. Болотських О.С. Методика бюенергетично'Т оцшки технологш в овоч1вництв1 / О.С. Бо-лотських, М.М. Довгаль // Методика дослщно'Т справи в овоч1вництв1 I баштанництвк - Х.: Основа, 2001. - С. 166-184.
2. Нормування I регулювання чини поавно'Т в зрошуваних умовах твдня Укра'Тни залеж-но вщ елемент1в технологи вирощування / [Ушкаренко В.О., Минкш М.В., Лавренко С.О, Павл1вський Я.М.] // Тавршський науковий вюник. - 2007. - Вип. 52. - С. 210-215.
3. Плеханов С.В. Эколого-экономическая оценка орошаемого земледелия: дис. ... канд. экон. наук: 08.00.05 / Плеханов Сергей Викторович. - Саратов, 1999. - 207 с.
4. Посыпанов Г.С. Энергетическая оценка технологии возделывания полевых культур / Г.С. Посыпанов, В.Е. Долгодворов. - М.: Изд-во МСХА, 1995. - 89 с.
5. Тарар1ко Ю.О. Формування енергогенеруючих бюоргаычних агроекосистем / Ю.О. Тарар1ко. - К.: Д1А, 2008. - 152 с. - (Науково-технолопчне забезпечення аграрного виробництва) (П1вденний Степ Укра'Тни).
