CC BY
66
УДК 633.31:620.95(470.620)
БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЛЮЦЕРНЫ РАЗНЫХ ЛЕТ ЖИЗНИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЗОНЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
Попондопуло Алексей Станиславович аспирант кафедры растениеводства Ку 6ГАУ
КФХ «Ближнее» Ленинградского района, Россия, главный агроном
Краснодарский край, Ленинградский район, хутор Реконструктор, переулок Ближний 2
В статье представлена биоэнергетическая эффективность возделывания люцерны 2 и 3 года жизни при различных технологиях выращивания и способах основной обработки почвы
Ключевые слова: ЛЮЦЕРНА, ТЕХНОЛОГИЯ ВЫРАЩИВАНИЯ, БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ПОЧВЕННОЕ ПЛОДОРОДИЕ, СПОСОБ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, УРОЖАЙНОСТЬ
UDC 633.31:620.95(470.620)
BIOENERGY EFFICIENCY OF CULTIVATION OF ALFALFA IN DIFFERENT YEARS OF LIFE IN THE CENTRAL ZONE KRASNODAR REGION
Popondopulo Alexei Stanislavovich
postgraduate student of the Chair of plant growing of
Kuban state agrarian University
Blizhnee farm, Leningrad district, Russia, chief
agronomist
Krasnodar Krai, Leningrad district, Khutor Reconstructor, Blizhniy 2
The article presents the bioenergetic efficiency of cultivation of alfalfa of 2 and 3 years of life at various technologies and methods of cultivation of primary tillage
Keywords: FUCERNE, TECHNOEOGY OF GROWING, BIOENERGY EFFICIENCY, SOIF FERTIFITY, MAIN WAY TIFFAGE, CROP YIEFD
Острота топливно-энергетической проблемы обуславливает необходимость рационального потребления энергии во всем народном хозяйстве. Решению этой задачи в сельском хозяйстве может способствовать биоэнергетическая оценка технологий производства продукции, позволяющая выбрать наиболее эффективные, ресурсосберегающие технологии, отдельные технологические приемы /1 /.
Энергетический анализ технологий возделывания сельскохозяйственных культур направлен на определение рациональных приемов использования ресурсов. Известные методы энергетического анализа основаны на сопоставлении энергии, затраченной на производство сельхозпродукции и получаемой с урожаем. Анализ структуры энергетических потоков в агроценозах показал, что основными компонентами энергетических расходов в земледелии, определяющими величину совокупного расхода энергии являются расходы на металл машин, горюче-смазочные материалы, удобрения, пестициды, семена и трудовые ресурсы. При этом, на долю средств химизации приходится свыше половины всей потребляемой энергии. Так, доля энергетического потока на удобрения в мире составляет 45-57 %, а на топливо - 19-29 %. При этом, энергоемкость различных видов удобрений определяется затратами на производство, упаковку, транспортировку и оценивается в расчете на 1 га действующего вещества следующим количеством энергии в МДж: азотные - 86,6; фосфорные - 12,6; калийные - 8,3; комплексные - 51,5 и навоз - 0,42 /1, 2, 3 /. Применение неоправданно больших доз удобрений не всегда сопровождается ростом урожайности сельхозкультур, а вот загрязнение окружающей среды и рост энергозатрат наблюдаются. Поэтому необходимо разработать и рассмотреть технологии, когда при сохранении достаточно высокой продуктивности определяются границы рациональных энергозатрат и учитываются экологические аспекты.
В нашем опыте затраты совокупной энергии определялись на основе технологических карт возделывания люцерны на зеленую массу с помощью энергетических эквивалентов используемых ресурсов. При расчете валовой энергии, накопленной в урожае, использовали данные по содержанию энергии в основной продукции.
Опытное поле, на котором проводились наши исследования, расположено на территории учхоза «Кубань», принадлежащего Кубанскому государственному аграрному университету.
Рельеф опытного поля - равнинный. Почвы представлены черноземом выщелоченным сверхмощным легкоглинистым со средней мощностью гумусового горизонта - 147 сантиметров. Механический состав -легкоглинистый. Почвообразующими породами послужили лессовидные тяжелые суглинки с реакцией водной среды от 6,5 до 8,2.
Центральная зона Краснодарского края, где проводились наши исследования, по температурному режиму и условиям увлажнения характеризуется умеренно-континентальным, умеренно-влажным и теплым климатом. Среднегодовая температура воздуха составляет 10,0 - 10,8°С, а наиболее холодного месяца января - 1,5 - 3,5°С. Продолжительность безморозного периода составляет 175 - 225 дней.
Преобладающими ветрами на территории являются восточные и западные. Неблагоприятное влияние на климат оказывают северо-восточные и восточные ветры, обуславливающие летом сухость и высокую температуру воздуха, а весной иссушение пахотного горизонта и пыльные бури. Количество дней со слабыми суховеями за теплый период -47 дней, в том числе с интенсивными - 5 дней.
Наша работа является частью научно-исследовательской работы, проводимой в длительном стационарном опыте, заложенном в КубГАУ в 1991 году. Схема опыта представляет собой часть выборки из полной схемы многофакторного опыта (4х4х4)хЗ. Стационарный многофакторный опыт представлен следующими факторами: уровень плодородия (фактор А); система удобрения (фактор В); система защиты растений (фактор С); способ основной обработки почвы.
Кодирование вариантов проведено по специальной символике, в которой в условных единицах обозначены первой цифрой - уровень почвенного плодородия (0 - исходный; 1 - средний; 2 - повышенный; 3 - высокий), второй
- норма удобрения (0 - без удобрений; 1 - минимальная; 2 - средняя; 3 - высокая), третьей - система защиты растений (0 - без применения средств защиты растений; 1 - биологическая защита от вредителей и болезней; 2 -химическая защита от сорняков; 3 - интегрированная защита от сорняков, вредителей и болезней).
Уровень плодородия (фактор А) создавался в 1991 году (1я ротация севооборота) и в 2003 году (2я ротация севооборота) путем последовательного внесения возрастающих доз органических удобрений (полуперепревшего навоза КРС) и фосфора на основе существующих нормативных показателей по плодородию почвы, внесением в почву при: Аг200 кг/га Р2О5 и 200 т/га подстилочного навоза; при А2 - дозы удваиваются; при А3 - утраиваются.
Изучаемые факторы и их рубрикация представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Схема опыта
Вариант опыта , д ч Система Уровень плодородия (А) удо6рения (в) Система защиты растений (С)
Опыт 1. Продуктивность люцерны в зависимости от приемов выращивания при безотвальной основной обработке почвы
000 (к) исходный фон плодородия(Ао) без удобрений (Во) без средств защиты растений (Со)
111 средний фон плодородия(200 т/га навоза + 200 кг/га Р205; А1) минимальная доза (В^ 1 год жизни - N20?50К50 2 ГОД ЖИЗНИ -ТЧ^Р^К^ 3 ГОД ЖИЗНИ -ТЧ^Р^К^ биологическая система защиты растений (биопрепараты; Сі)
222 повышенный фон плодородия(400 т/га навоза+400 кг/га Р205; А2) средняя доза (В2): 1 ГОД ЖИЗНИ - N4(^100^00 2 год жизни - КзоРзоКзо 3 год жизни - КзоРзоКзо химическая система защиты растений от сорняков (С2)
333 высокий фон плодородия(600 т/га навоза + 600 кг/га Р205; А3) высокая доза (В3) 1 год жизни -К8оР2ооК2оо 2 год жизни - КбоРбоКбо 3 год жизни - КбоРбоКбо интегрированная система защиты растений от сорняков, вредителей и болезней (Сз)
Опыт 2. Продуктивность люцерны в зависимости от приемов выращивания при прямом посеве
000 (к) исходный фон плодородия(Ао) без удобрений (Во) без средств защиты растений (С0)
011 исходный фон плодородия(Ао) минимальная доза (В^ 1 год жизни - N20?50К50 2 ГОД ЖИЗНИ -ТЧ^Р^К^ 3 ГОД ЖИЗНИ -ТЧ^Р^К^ биологическая система защиты растений (биопрепараты; С1)
022 исходный фон плодородия (Ао) средняя доза (В2): 1 год жизни-^оРюоКюо 2 год жизни - КзоРзоКзо 3 год жизни - КзоРзоКзо химическая система защиты растений от сорняков (С2)
033 исходный фон плодородия(Ао) высокая доза (В3) 1 год жизни -КвоРгооКгоо 2 год жизни - КбоРбоКбо 3 год жизни - КбоРбоКбо интегрированная система защиты растений от сорняков, вредителей и болезней (Сз)
В опыте 1 - исследования проводились на фоне безотвальной основной обработки почвы (фактор Д), которая была следующей:
- состояла из трех дисковых лущений (ДТ-75М+БДТ-3) послойно на глубину до 10-12 см и рыхления плоскорезом КПГ-250 в агрегате с трактором ДТ-75 на глубину 30-32 см.
В опыте 2 - на фоне нулевой обработки почвы.
Опыт 2 - двухфакторный, заложен в 1997 году. В нем изучалось влияние тех же норм удобрения и систем защиты растений на формирование продуктивности люцерны под покровом ярового ячменя, что и в опыте 1, но при прямом посеве и естественном уровне почвенного плодородия.
При описании результатов исследований приняты условные названия технологий выращивания: 000 -экстенсивная; 111 - беспестицидная; 222 - экологически допустимая; 333 - интенсивная. В качестве контроля служил вариант 000.
Общая площадь делянки - 4,2 м х 25 м = 105 м2, учетная - 2,0 м х 17 м = 34 м2. Повторность опыта -трехкратная.
В опыте возделывался сорт люцерны Фея и сорт ярового ячменя Стимул районированные во всех зонах Краснодарского края. Предшественник - озимая пшеница.
После уборки озимой пшеницы на всех вариантах опыта проводили двукратное дискование на глубину 8-10 и 10-12 см агрегатом МТЗ-80+БДТ-З.
Под основную обработку почвы вносили минеральные удобрения (нитроаммофоска) вручную, в нормах согласно схемы опыта с последующей заделкой их в почву дисковой бороной.
На вариантах, где предусмотрена химическая и интегрированная система защиты растений от сорняков (С2 и С3) в фазу кущения ярового ячменя вносился системный гербицид базагран в дозе 1,5 л/га с расходом рабочего раствора 200 л/га агрегатом МТЗ-80+КАи.
Уборка урожая люцерны проводилась со всей учетной площади каждой делянки комбайном НЕСЕ 212 (Австрия).
Наибольшая урожайность люцерны получена во второй год жизни (в среднем по опыту 461,2 ц/га в сумме за 4 укоса при безотвальной обработке почвы и 270,2 ц/га при нулевой обработке почвы, то есть в 1,71 раза меньше), что и определило наибольший выход энергии с 1 га - в среднем по вариантам опыта соответственно обработкам почвы
175,2 и 102,7 ГДж, ее приращение - 154,5 и 89,7 ГДж и коэффициент чистой эффективности - 7,69 и 7,40. Однако, при этом получены наибольшие затраты совокупной энергии на 1 га - 20,7 и 13,0 ГДж и наибольший расход жидкого топлива - 84,8 и 47,2 кг/га. Выращивая люцерну 3 года жизни в сумме за два укоса получена урожайность зеленой массы при безотвальной обработке почвы в среднем по вариантам опыта - 439,4 ц/га, при нулевой обработке почвы -225,0 ц/га, что меньше, чем во второй год жизни соответственно на 5 % и 20 %. Выход энергии с 1 га на третий год жизни соответственно обработкам почвы был меньше на 8,2-17,2 ГДж (5-20 %), приращение энергии - на 7,6-15,5 ГДж (5-21 %), коэффициент чистой эффективности - на 0,19-0,40 (3-6 %). При этом, затраты совокупной энергии при выращивании люцерны 3 года жизни были ниже, чем во второй год жизни на 0,6-1,7 ГДж (3-15%), расход жидкого
топлива - на 2,0-7,6 кг/га или 2-19 % (таблицы 1, 2).
В среднем за 2010-2011 гг. минимальные затраты совокупной энергии по люцерне 2 года жизни были на варианте экстенсивной технологии и составили при безотвальной обработке почвы - 13,9 ГДж. Интенсификация приемов возделывания люцерны на вариантах 111, 222 и 333 увеличивала затраты совокупной энергии на 5,3-12,6 ГДж (38-91 %), по сравнению с контролем.
Наибольшее приращение энергии было отмечено на вариантах 222 и 333 и составило соответственно 165,5 и
176,3 ГДж. Наименьшим этот показатель был на варианте 000 и составил 128,9 ГДж, что на 36,6-47,4 ГДж (28-37 %) меньше, чем на вариантах 222 и 333.
Таблица 1 - Биоэнергетическая оценка посевов люцерны 2 года жизни в зависимости от приемов ее возделывания,
2010-2011 гг.
Показатель Способ основной обработки почвы
Д1 - безотвальный До - нулевой
000 111 222 333 000 (к) 011 022 033
Получение с 1 га, ц: - зеленой массы 375,8 438,5 496,5 533,8 183,0 228,3 311,4 357,9
Выход энергии с 1 га, ГДж, всего: 142,8 166,6 188,7 202,8 69,5 86,8 118,3 136,0
Затраты совокупной энергии на 1 га, ГДж 13,9 19,2 23,2 26,5 6,7 10,5 15,5 19,2
Приращение энергии, ГДж 128,9 147,4 165,5 176,3 62,8 76,3 102,8 116,8
Коэффициент соотношения полученной и затраченной энергии 10,30 8,68 8,13 7,65 10,4 8,3 7,6 7Д
Коэффициент чистой эффективности 9,30 7,68 7,13 6,65 9,4 7,3 6,6 6Д
Затраты труда, чел.-ч на 1 га 9,6 11,5 12,9 13,8 4,4 5,8 7,9 9,1
Расход жидкого топлива, кг на 1 га 63,7 83,2 93,0 99,4 31,0 40,6 54,7 62,6
Таблица 2 - Биоэнергетическая оценка посевов люцерны 3 года жизни в зависимости от приемов ее возделывания,
2012 г.
Показатель Способ основной обработки почвы
Д1 - безотвальный До - нулевой
000 111 222 333 000 (к) 011 022 033
Получение с 1 га, ц: - зеленой массы 375,1 431,0 468,6 482,8 166,8 194,7 257,4 280,9
Выход энергии с 1 га, ГДж, всего: 142,5 163,8 178,1 183,5 63,4 74,0 97,8 106,7
Затраты совокупной энергии на 1 га, ГДж 14,7 18,9 22,2 24,6 6,2 9,3 13,5 16,3
Приращение энергии, ГДж 127,8 144,9 155,9 158,9 57,2 64,7 84,3 90,4
Коэффициент соотношения полученной и затраченной энергии 9,7 8,7 8,0 7,5 10,2 8,0 7,2 6,5
Коэффициент чистой эффективности 8,7 7,7 7,0 6,5 9,2 7,0 6,2 5,5
Затраты труда, чел.-ч на 1 га 9,7 п,з 12,2 12,6 4,0 5,0 6,5 7Д
Расход жидкого топлива, кг на 1 га 70,6 81,9 88,3 90,2 28,3 34,9 45,5 49,6
Максимальным коэффициент чистой эффективности был при экстенсивной технологии (ООО), за счет меньших затрат совокупной энергии и составил при безотвальной обработке почвы 9,30. Интенсификация приемов возделывания люцерны 2 года жизни на вариантах 111, 222 и 333 способствовала уменьшению этого показателя, особенно при интенсивной технологии возделывания (333), где он составил - 6,65, то есть был на 40 % меньше. На вариантах 111 и 222 он снижался на 21-30 % соответственно.
Затраты труда (чел.-ч) и расход топлива на 1 га были больше на вариантах с химической и интегрированной системой защиты растений от сорняков, вредителей и болезней (222 и 333). Превышение над контролем по данным вариантам опыта в среднем при безотвальной обработке почвы составило соответственно 3,3-4,2 чел.-ч (34-44 %) и
29,3-35,7 кг (46-56 %).
Применение высоких доз удобрений и интегрированной системы защиты растений от сорняков, вредителей и болезней на варианте 333 (интенсивная технология), хотя и обеспечивало рост урожайности зеленой массы люцерны (на 158,0 ц/га или 42 %), однако затраты совокупной энергии по сравнению с контролем увеличивались при безотвальной обработке почвы на 91 %, расход жидкого топлива - на 56%, затраты труда - на 44%, а коэффициент чистой эффективности снижался с 9,30 до 6,65 или на 40 %.
Энергоемкость технологий выращивания люцерны 2 года жизни при нулевой обработке почвы показала, что биоэнергетические показатели здесь ниже, чем при выращивании ее на фоне безотвальной обработки почвы. Так, выход и приращение энергии при нулевой обработке почвы в среднем по вариантам составили 102,7 и 89,7 ГДж, что соответственно ниже на 72,5-64,8 ГДж (71-72 %). Также, затраты совокупной энергии, труда и расход жидкого топлива были ниже при нулевой обработке соответственно на 59 %, 76 % и 80 %, чем при безотвальной обработке почвы.
Если рассматривать биоэнергетические показатели в зависимости от изучаемых агроприемов, то следует отметить, что при нулевой обработке почвы сохранилась такая же зависимость, что и при безотвальной обработке почвы. Так, затраты совокупной энергии, труда и расход жидкого топлива, по мере интенсификации технологий возделывания от 011 до 033 увеличивались соответственно на 3,8-12,5 ГДж (57-187 %); 1,4-4,7 чел.-ч (32-107 %) и 9,6-31,6 кг/га (31-102 %), по сравнению с контролем. По мере интенсификации технологии возделывания снижался коэффициент чистой эффективности, по сравнению с контролем на 29-54 %.
Однако, несмотря на то, что на контроле (000) получены наилучшие биоэнергетические показатели, урожайность зеленой массы люцерны 2 года жизни здесь составила всего 183,0 ц/га, что на 25-96 % или в 1,2-2,0 раза ниже, чем на удобренных вариантах (от 011 к 033).
Применение высоких доз удобрений и интегрированной системы защиты растений от сорняков, вредителей и болезней на варианте 033, хотя и обеспечивало рост урожайности зеленой массы люцерны до 357,9 ц/га (на 174,9 ц/га или 96 %), однако затраты совокупной энергии по сравнению с контролем увеличивались в 2,9 раза, расход жидкого топлива - в 2,02 раза, а коэффициент чистой эффективности снижался с 9,4 до 6,1или в 1,5 раза.
Аналогичная тенденция отмечена и по люцерне 3 года жизни. Минимальные затраты совокупной энергии по
люцерне 3 года жизни были на варианте экстенсивной технологии и составили по безотвальной обработке почвы -14,7 ГДж. Интенсификация приемов возделывания люцерны на вариантах 111, 222 и 333 увеличивала затраты совокупной энергии на 4,2-9,9 ГДж (29-67 %), по сравнению с контролем.
Наибольшее приращение энергии было отмечено на варианте 333 и составило по безотвальной обработке почвы 158,9 ГДж. Наименьшим этот показатель был на варианте ООО и составил 127,8 ГДж, что на 31,1 ГДж (24%) меньше.
Максимальным коэффициент чистой эффективности был при экстенсивной технологии и равнялся при безотвальной обработке почвы 8,70. Интенсификация приемов возделывания на вариантах 111, 222 и 333 способствовала уменьшению этого показателя на 13-34 %.
Затраты труда и расход топлива на 1 га были больше на вариантах 222 и 333. Превышение над контролем по данным вариантам опыта составило соответственно 2,5-3,4 чел.-ч (26-35 %) и 17,7-19,6 кг (25-28 %).
Использование интенсивной технологии выращивания на варианте 333, хотя и обеспечивало рост урожайности зеленой массы люцерны (на 107,7 ц/га или 29 %), однако затраты совокупной энергии по сравнению с контролем увеличивались при безотвальной обработке почвы на 67 %, труда - на 35 %, расход жидкого топлива - на 28 %, а коэффициент чистой эффективности снижался на 34 %.
При нулевой обработке почвы, выход и приращение энергии в среднем по вариантам составили 85,5 и 74,2 ГДж, что соответственно на 84,4-75,2 ГДж (99-101 %) ниже, чем при безотвальной обработке почвы. Также, затраты совокупной энергии, затраты труда и расход жидкого топлива были ниже при нулевой обработке соответственно на 81 %, 105% и 113%.
При нулевой обработке почвы затраты совокупной энергии, труда и расход жидкого топлива, по мере интенсификации технологий возделывания от 011 до 033 увеличивались соответственно на 3,1-10,1 ГДж (50-163%); 1,0-3,1 чел.-ч (25-78 %) и 6,6-21,3 кг/га (23-75 %), по сравнению с контролем. Вместе с тем, по мере интенсификации технологии возделывания снижался коэффициент чистой эффективности, по сравнению с контролем на 31-67 %.
Однако, следует отметить, что несмотря на то, что на контроле (000) получены наилучшие биоэнергетические показатели, урожайность зеленой массы люцерны 3 года жизни здесь составила всего 166,8 ц/га, что на 17-68% или в 1,2-1,7 раза ниже, чем на удобренных вариантах (от 011 к 033).
Применение интенсивной технологии на варианте 033, хотя и обеспечивало рост урожайности зеленой массы люцерны до 280,9 ц/га (на 114,1ц/га или 68%), однако затраты совокупной энергии по сравнению с контролем увеличивались в 2,6 раза, расход жидкого топлива - в 1,8 раза, а коэффициент чистой эффективности снижался с 9,2 до 5,5 или в 1,7 раза.
С точки зрения биоэнергетической эффективности целесообразно выделить вариант 111 при безотвальной основной обработке почвы. Коэффициент чистой эффективности здесь составил 7,68 (2 год жизни) и 7,70 (3 год жизни). Выход энергии на этом варианте составлял соответственно годам жизни - 166,6 и 163,8 ГДж. Заслуживает быть отмеченным и вариант 222, где получено высокое приращение энергии (165,5 и 155,9 ГДж), правда при более низком коэффициенте чистой эффективности (7,13 и 7,70). При этом, урожайность зеленой массы соответственно годам жизни равнялась: 438,5-496,5 ц/га и 431,0-468,6 ц/га.
При нулевой обработке почвы, биоэнергетически целесообразно выращивать люцерну на вариантах 011 и 022, которые занимают промежуточное положение между контролем (000) и вариантом 033. Здесь получено высокое приращение энергии - 76,3-102,8 ГДж (2 год жизни); 64,7-84,3 ГДж (3 год жизни), коэффициент чистой эффективности составил соответственно годам жизни люцерны: 7,3-6,6 и 7,0-6,2, при урожайности зеленой массы
228,3-311,4 ц/га (2 год) и 194,7-257,4 ц/га (3 год жизни).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Биоэнергетическая оценка агротехнических приемов и ресурсосберегающих технологий в растениеводстве / Кубан. ГАУ. -Краснодар, 1995. - 65 с.
2. Глущенко, Д.П. Биоэнергетическая оценка производства полевых культур / Д.П. Глущенко // Зерновые культуры. - 1997. - № 1. -С. 14-16.
3. Клочков, А.В. Энергетическая эффективность удобрений / А.В. Клочков, О.С. Клочкова // Агрохимия. - 1995. - № 11. - С. 76-79.
REFERENCES
1. Biojenergeticheskaja ocenka agrotehnicheskih priemov i resursosberegajushhih tehnologij v rastenievodstve / Kuban. GAU. - Krasnodar, 1995.-65 s.
2. Glushhenko, D.P. Biojenergeticheskaja ocenka proizvodstva polevyh kul'tur / D.P. Glushhenko // Zemovye kul'tury. - 1997. - № 1. - S. 14-16.
3. Klochkov, A.V. Jenergeticheskajajeffektivnost' udobrenij / A.V. Klochkov, O.S. Klochkova// Agrohimija. - 1995. - № 11. - S. 76-79.
