CC BY
32
Степанова О.В., Синдирева А.В., Шойкин О.Д. Биоэнергетическая эффективность применения йода под яровую пшеницу на лугово-черноземной почве // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. -№4 (11) октябрь - декабрь. - URL http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2017/4/00483.pdf. - ISSN 2413-4066
УДК 631.81.095.337:546.15:633.11"321"
Степанова Ольга Владимировна,
Аспирант
ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Синдирева Анна Владимировна
Доктор биологических наук, доцент ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск sindireva72 @mail.ru
Шойкин Олжас Даулетжанович
Кандидат сельскохозяйственных наук ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Биоэнергетическая эффективность применения йода под яровую пшеницу на лугово-черноземной почве
Аннотация. В статье рассматривается эффективность обогащения йодом яровой мягкой пшеницы сорта Памяти Азиева как одного из методов решения проблемы дефицита йода. Экспериментальные исследования по применению йода проводились в 2013-2015 годах. Использование йода в качестве удобрения оказывает положительное влияние на урожайность яровой мягкой пшеницы. В наших исследованиях установлена биоэнергетическая эффективность йода в дозах 9-12 кг д.в./га для яровой пшеницы.
Ключевые слова: микроэлемент йод, биоэнергетическая эффективность, яровая пшеница, урожайность, почва.
В последние годы помимо традиционной оценки эффективности производства сельскохозяйственной продукции по экономическим составляющим, все большую актуальность приобретает биоэнергетическая оценка применения удобрений под сельскохозяйственные культуры. Суть энергетической оценки заключается в сопоставлении количества накопленной энергии в полученной биологической продукции с энергетическими затратами на ее производство [1]. Биоэнергетическая оценка применения средств химизации позволяет количественно оценить энергетическую стоимость получаемой сельскохозяйственной продукции. Энергетический КПД (энергоотдача) показывает соотношение между количеством энергии, полученной с дополнительной сельскохозяйственной продукцией и энергетическими затратами пошедшие на получение прибавки урожая [2]. С помощью КПД можно сравнить количество энергии, накопленной
урожаем, и затраты энергии на получение этого урожая по стабильным энергетическим показателям. В наших исследованиях проведена биоэнергетическая оценка применения йодсодержащих удобрений под яровую пшеницу на лугово-черноземной почве.
Вопрос обогащения йодом растительной продукции в целях профилактики йодной недостаточности волнует исследователей давно. В то же время представляет практический интерес применение йода в качестве микроудобрения для увеличения урожайности и качества сельскохозяйственных культур. В связи с этим возникает вопрос об экономической и биоэнергетической целесообразности применения этого элемента в качестве микроудобрения [3].
Начиная со второй половины XX века, стали появляться сообщения о необходимости йода для роста и развития целого ряда растений. По М.Я. Школьнику (1974), исключение йода из питательной среды приводит к нарушению физиологических процессов у растений. Краткая информация о йоде, его влиянии на рост, развитие и качество сельскохозяйственной продукции, а также о роли в обмене веществ у растений, животных и человека позволяет считать, как отмечал академик П.А. Власюк, что йодные соединения заслуживают внимания и ждут своих исследователей как в растениеводстве, животноводстве, так и медицине [4].
На основании многолетних исследований было установлено, что применение йода в почве в качестве микроудобрения для сельскохозяйственных культур, выращиваемых на почвах, обеднённых этим элементом, оказывает не только положительное влияние на их рост и развитие, но и необходимо им [5, 6]. Однако требуются дополнительные исследования по установлению оптимальных доз йода для конкретных типов почв и по определению биоэнергетической эффективности йодсодержащих удобрений. Полевые опыты были проведены на лугово-черноземной почве в 2013-2015 гг. по следующей схеме - Фон №0Р60; фон + основное внесение йода в виде иодида калия в почву в дозах 9, 12, 15 кг/га.
Исследования показали, что внесение йодсодержащих удобрений в почву положительно сказывается на урожайности зерна яровой мягкой пшеницы сорта Памяти Азиева по годам исследований [3, 7].
0,35
фон Ф+ 19 Ф+ 112 Ф+ 115
Варианты опыта
Рисунок 1- Влияние йодсодержащих удобрений на урожайность зерна яровой мягкой
пшеницы (НСР0,05 = 0,03)
Наибольшая прибавка отмечена при дозе вносимого микроэлемента, равной 9 кг/га. Прибавка по сравнению с фоном в среднем за три года (2013-2015) составляет 12,5 %. С
увеличением дозы микроэлемента урожайность снижается, но также превышает уровень фона.
Проблема увеличения урожайности культур в сельском хозяйстве связана с интенсификацией производства, сопровождаемой увеличением затрат невозобновимой энергии. Поэтому важно уже сегодня разработать и использовать энергопротивозатратные технологии производства, при которых меньше расходуется энергии на производство растениеводческой продукции [8, 9]. Значимость энергетической оценки возникает из диспропорции между энергопотреблением и энергопроизводством, т.е. необходимо определить степень окупаемости энергетических затрат энергией, накопленной урожаем [8, 10]. В связи с этим представляется необходимым расчет биоэнергетической эффективности применения йода в качестве микроудобрений. Для полной оценки энергетических затрат, связанных с применением средств химизации, нужно учитывать затраты на уборку и доработку дополнительного урожая, полученного за счет применения удобрений [8].
Количество энергии (УГо, М Дж/га), накопленной в продукции, полученной от применения удобрений, определяется по формуле 1:
Vfo = У п • Ri• L 100 (1)
где Уп - прибавка урожая зерна продукции от применения микроудобрений по отношению к фону №с>Рб0, ц/га;
Ri - коэффициент перевода единицы сельскохозяйственной продукции в сухое вещество;
L - содержание общей энергии в 1 кг сухого вещества продукции, МДж;
100- коэффициент перевода ц в кг.
Для яровой пшеницы содержание общей энергии в 1 кг сухого вещества - 19,31 МДж [8]. Отсюда:
^ (19) = 4 • 0,86 • 19,31 • 100 = 6642,6 МДж/га ^ (112) = 3 • 0,86 • 19,31 • 100 = 4982 мДж/га
Энергетические затраты (Ао, МДж/га) на применение микроудобрений определяются по формуле 2:
А0 = (Уп • ауб) + ( Нф.в • а вн) (2)
где ауб, авн - затраты энергии на уборку урожая и внесение удобрений, МДж; Нф.в - дозы йода в физическом весе, ц/га;
Уп - прибавка урожая от применения йодсодержащих удобрений, ц/га. В нашем случае энергозатраты равны:
А0 (19) = (4-168,5) + (11,8- 413,5) = 5553,3 МДж А0 (112) = (3 • 168,5) + (15,7 • 413,5) = 6997,5 МДж
Расчет энергетической эффективности (энергоотдача, или биоэнергетический КПД) применения удобрений (л) определяется по формуле 3:
Л = Vfo / Ао, (3)
где л - количество энергии, полученной в прибавке продукции от микроудобрений;
Ао - энергозатраты на применение йодсодержащих удобрений, МДж;
Vfo - количество энергии, полученной в прибавке продукции от микроудобрений,
МДж.
6642,6
Л(Л>) =-= 1,2
9 5553,3
4982
Л( I) =-= 0,7
/(12) 6997,5
Расчеты биоэнергетической эффективности использования йодида калия в качестве микроудобрения представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Биоэнергетическая эффективность применения йода под яровую пшеницу
сорта Памяти Азиева
Вариант Прибавка, ц/га Количество энергии (Vfo), МДж Энергетические затраты (Ао), МДж Биоэнергетический КПД
Фон + I9 4 6642,6 5553,3 1,2
Фон + I12 3 4982 6997,5 0,7
Необходимо отметить, что энергетический КПД снижается с увеличением дозы применяемого йода, это объясняется тем что, высокие дозы йода не способствовали значительному повышению урожайности яровой пшеницы. Повышенные дозы йода способствуют энергетическим затратам на внесение удобрений, поэтому доза 12 кг д.в. на гектар дала прибавку меньше, чем 9 кг д.в./га и биоэнергетический КПД его ниже на 0,5 единицы.
Таким образом, применение йода в дозе 9 кг д.в./га на лугово-черноземной почве под яровую пшеницу энергетически эффективно, т.к. энергоотдача превышает единицу. Высокий биоэнергетический КПД объясняется тем, что внесение небольшой дозы микроэлементов обеспечивает создание высокой прибавки.
Ссылки на источники
1. Сисо А.В. Биоэнергетическая оценка различных агроприемов возделывания озимой пшеницы, сахарной свеклы и сои в орошаемом травяно-зернопропашном севообороте / А.В. Сисо, А.В. Югов, В.Н. Герасименко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2007. - №4 (28). - С. 43-51.
2. Болдышева Е.П., Биоэнергетическая эффективность различных технологий применения удобрений под озимую рожь в Западной Сибири / Е.П. болдышева, Н.В. Гоман, И.А. Бобренко // Проблема безопасности. Технологии и управление : сборник материалов науч.-практ. конф. ФГОУ ВПО ОмГАУ, 21-23 марта 2012 г. - Омск : Вариант-Омск, 2012. -С. 29-36.
3. Синдирева А.В. Экологическая оценка влияния йодсодержащих удобрений на урожайность яровой мягкой пшеницы в условиях южной лесостепи Омской области / А.В. Синдирева, О.В. Степанова, Е.Г. Кекина // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. - 2016. - №1. - С. 41-46.
4. Ермохин Ю.И. Взаимосвязи в питании растений: монография / Ю.И. Ермохин, А.В. Синдирева. - Омск: Вариант-Омск, 2011. - 208 с.
5. Кашин В.К. Биогеохимия, фитофизиология и агрохимия йода Л.: Наука. - 1987. - 260 с.
6. Кашин В.К. О необходимости йода для растений / В.К. Кашин // Агрохимия, 1995. -№ 3. - С. 25-31.
7. Шойкин О.Д. Взаимосвязь между дозами йода и содержанием элементов питания в лугово-черноземной почве / О.Д. Шойкин, А.В. Синдирева, Р.М. Сагандыков // Сб. науч. тр. по материалам IV междунар. конф. Инновационные разработки молодых ученых - развитию агропромышленного комплекса ФГБНУ ВНИИОК. - Ставрополь: Бюро новостей, 2015. - Т. 1. - Вып. 8. - С. 818-820.
8. Ермохин Ю.И. Экономическая и биоэнергетическая оценка применения удобрений: метод. рекомендации / Ю.И. Ермохин, А.Ф. Неклюдов. - Омск : ОмСХИ, 1994. - 44 с.
9. Черкасов Е.А. Агроэкологическая оценка эффективности микроудобрений при возделывании яровой пшеницы в Среднем Поволжье / Е.А. Черкасов, Б.К. Саматов // Агроэкологические основы применения удобрений в современном земледелии: Мат. 49-й междунар. науч. конф. молодых ученых, специалистов-агрохимиков и экологов. - М.: ВНИИА, 2015. - С. 246-248.
10. Ермохин Ю.И. Почвенная диагностика обеспеченности растений макро- и микроэлементами на черноземах Западной Сибири: учеб. пособие / Ю.И. Ермохин. - Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2005. - 92 с.
Olga Stepanova
Post-graduate Student FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Anna Sindireva
Doctor of Biological Sciences, Associate Professor FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Olzhas Shoykin
Candidate of Agricultural Sciences FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Bioenergetical Efficiency of Iodine Application for Spring Wheat in Meadow-
Chernozem Soil
Abstract. One of the most important criteria for productivity in agriculture is the establishment of the expenditure of energy accumulated in yield, energy consumption and energy production. The estimation of the efficiency of bioenergy production technologies, used in the agricultural sector, is of particular importance when using energy for yielding. The agrochemical method for the use of fertilizers is one of the most promising measures to increase iodine content in food products, which are food bases for animals and humans.
The article considers iodine enrichment of the spring soft wheat variety "Memory of Aziev" by using various dosages of iodine-containing fertilizers as one of the methods for solving the iodine deficiency problem. Experimental studies on the use of iodine were conducted in 2013-2015. The use of iodine as a fertilizer has a positive effect on the yield of spring soft wheat. In our studies, the bioenergetic efficacy of iodine was established at doses of 9-12 kg ai / ha for spring wheat. Biochemical interactions of iodine and the soil-plant system produce a definite result, which affects the yield and quality of agricultural crops. The experimental result of the studies allows to create a possible system for monitoring the use of iodine in agriculture, and also to calculate the bioenergetic efficiency of iodine in various dosages for spring wheat in meadow-chernozem soil. Key words: spring wheat, iodine, biofortification, roductivity, soil.
