CC BY
52
УДК 577.3:632.51
БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФАКТОРОВ БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
ДУДКИН И.В.,
доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела растениеводства ФГБНУ «Курский НИИ агропромышленного производства», e-mail: [email protected]
ДУДКИНА Т.А.,
кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории севооборотов и защиты растений ФГБНУ «Всероссийский НИИ земледелия и защиты почв от эрозии», e-mail: [email protected]
Реферат. Исследования проводились в стационарном многофакторном полевом опыте. В данной работе рассматриваются материалы исследований, проведенных в 1994 - 2003 гг. В опыте изучались следующие факторы: севооборот (зернопаропропашной, зернопаропропашной сидеральный и плодосменный), минеральные удобрения (не применяются или вносится N36P37K40 на 1 га пашни), органические удобрения (навоз) (1 доза - 6 т/га и 2 дозы -12 т/га пашни), побочная продукция на удобрение (солома и полова) (вывозится с поля и используется как удобрение), сидерация (не применяется и применяется). В севооборотах было предусмотрено следующее чередование культур: 1) чёрный пар - озимая пшеница - сахарная свёкла - кукуруза на силос - ячмень, 2) сидеральный пар -озимая пшеница - сахарная свёкла - кукуруза на силос - ячмень, 3) клевер на 1 укос - озимая пшеница - сахарная свёкла - горох - ячмень с подсевом клевера. Опыт расположен на приводораздельной части склона северозападной экспозиции с уклоном 1,5 - 30, почва - чернозём типичный среднемощный тяжелосуглинистый. В статье дана оценка факторов биологизации земледелия и их сочетаний по биоэнергетическим показателям. Энергоёмкость основной продукции самой низкой была в зернопаропропашном севообороте, а самой высокой - в плодосменном. В то же время плодосменный севооборот обеспечивал более высокие, по сравнению с другими севооборотами, чистый энергетический доход и энергетическую эффективность. Зернопаропропашной севооборот с сиде-ральным паром уступал по всем энергетическим показателям зернопаропропашному севообороту с чёрным паром. Из всех вариантов опыта наиболее высокая энергетическая эффективность выращивания сельскохозяйственных культур отмечена в плодосменном севообороте при применении 6 т навоза на 1 гектар пашни, побочной продукции и сидерата. Применение минеральных удобрений снижало энергетическую эффективность. Увеличение нормы внесения органических удобрений с 6 до 12 т на 1 гектар севооборотной площади, применение соломы на удобрение и сидерата незначительно повлияло на этот показатель.
Ключевые слова: биологизация земледелия, севооборот, минеральные удобрения, органические удобрения, побочная продукция, сидерация, биоэнергетическая эффективность.
BIOENERGY EVALUATION OF BIOLOGIZATION FACTORS OF AGRICULTURE
DUDKIN I.V.,
doctor of Agricultural Sciences, Leading Researcher, FSBSI "Kursk Research Institute of Agro-Industrial Production", e-mail:dudkini1 @mail. ru
DUDKINA T.A.,
candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher of the Laboratory of Crop Rotations and Plant Protection, FS BSI "All-Russia Research Institute of Arable Farming and Soil Erosion Control", e-mail:dudkinakary [email protected]
Essay. The research was carried out in the stationary multiple-factor field experiment. The results of the studies conducted in the period of 1994-2003 are discussed in the paper. In the experiment the following factors: crop rotation (grain crops-fallow-row crops, grain crops- green manure fallow-row crops and field crop rotation), mineral fertilizers (no application and application of N36P37K40 per 1 ha of plowland), organic fertilizers (farm manure) (1 rate - 6 t/ha and 2 rates - 12 t/ha), by-product (straw and trash)as fertilizer (it is removed off the field and applied as fertilizer), green manure (no green manure and green manure applied) were studied. In the crop rotations the following crop succession was applied: 1) bare fallow-winter wheat-sugar beet-corn for silage-barley, 2) green manure fallow-winter wheat-sugar beet-corn for silage-barley, 3) clover for the 1st cutting-winter wheat-sugar beet-peas-barley with clover. The experimental plot is located on the part of the slope of north-west exposure with the gradient 1,5-30 near the watershed. The soil is typical middle-deep heavy loamy chernozem. Evaluation of biologization factors of agriculture and their combinations by bioenergy indicators is given. The highest energy capacity of the crop product was the lowest in the crop rotation of grain crop-fallow-row crop, and the highest energy capacity was in the field crop rotation. At the same time the field crop rotation provided higher net energy profit and energy efficiency as compared with other crop rotations. The crop rotation of grain crop-green manure fallow-row crop was not as good as the crop rotation with bare fallow by all the energy indicators. Of all the treatments of the experiment the highest energy efficiency of crop growing was noted in the field crop rotation with the application of 6 t of farm manure per 1 hectare of plowland, by-product and green manure. Application of mineral fertilizers decreased energy efficiency. The increase of application rate of organic fertilizers from 6 up to 12 t per hectare of rotation area, the application of straw as fertilizer and green manure influenced this indicator insignificantly.
Keywords. Biologization of agriculture, crop rotation, mineral fertilizers, organic fertilizers, by-product, green manure, bioenergy efficiency.
Введение. Рассматривая общие принципы природопользования, Лиштван И.И. [1], отмечает, что экологические приоритеты должны в обязательном порядке иметь верховенство над экономическими.
Важнейшим направлением совершенствования современных систем земледелия является их биологиза-ция как изменение соотношения в совокупном применении биогенных и техногенных факторов интенсификации [2]. Можно сказать, что биологические факторы играют ведущую роль в реализации экологических принципов ведения земледелия.
При этом, как отмечает Шевченко С.Н. [3], в современных условиях сельскохозяйственного производства важным является рационально сочетать в севооборотах биологические и техногенные средства интенсификации (удобрения, средства защиты растений).
О положительных сторонах биологизации земледелия сообщается во многих научных работах [4-9].
Роль биологических факторов в земледелии можно рассматривать с разных позиций. В последние годы всё большую значимость приобретают вопросы энерго- и ресурсосбережения, что отмечается многими учёными. Обращается внимание на важность энергетической эффективности земледелия и агроэкосистем [10-12].
Материалы и методика исследования. Исследования проводились в стационарном многофакторном полевом опыте ВНИИЗиЗПЭ «Разработка способов усиления действия севооборота как биологического фактора в интенсивном земледелии». В статье рассматриваются материалы исследований, проведенных в 1994 - 2003 гг. В опыте изучались следующие факторы: севооборот (зернопаропропашной, зернопаропропаш-ной сидеральный и плодосменный), минеральные удобрения (не применяются или вносится М36Р37К40 на 1 га пашни), органические удобрения (навоз) (1 доза - 6 т/га и 2 дозы - 12 т/га пашни), побочная продукция на удобрение (солома и полова) (вывозится с поля и используется как удобрение), сидерация (не применяется и применяется).
В севооборотах, развёрнутых в пространстве и времени, сельскохозяйственные культуры чередовались следующим образом:
1) чёрный пар - озимая пшеница - сахарная свёкла
- кукуруза на силос - ячмень, 2) сидеральный пар -озимая пшеница - сахарная свёкла - кукуруза на силос
- ячмень, 3) клевер на 1 укос - озимая пшеница - сахарная свёкла - горох - ячмень с подсевом клевера.
Повторность трёхкратная. Опыт расположен на приводораздельной части склона северо-западной экспозиции с уклоном 1,5 - 30, почва - чернозём типичный среднемощный тяжелосуглинистый. Технология возделывания культур рекомендуемая. Основная обработка почвы - отвальная вспашка. Пестициды в опыте не применялись за исключением протравливания семян.
Энергетический анализ заключался, главным образом, в сопоставлении количества энергии, накопленной в урожае, с затратами антропогенной энергии [13-16].
Результаты исследования. В среднем за годы исследований в опыте возделывание сельскохозяйственных культур в зернопаропропашном севообороте, по сравнению с двумя другими севооборотами, обеспечило наименьшую энергоёмкость основной продукции. Наибольший расход энергии на 1 центнер кормовых единиц основной продукции был произведен в плодосменном севообороте.
Вместе с тем, при чередовании культур в севообороте по типу плодосмена были лучше другие показатели, ха-
рактеризующие биоэнергетическую эффективность возделывания сельскохозяйственных культур - чистый энергетический доход и энергетическая эффективность.
Зернопаропропашной севооборот с сидеральным паром уступал по всем энергетическим показателям зерно-паропропашному севообороту с чёрным паром.
Анализ структуры затрат совокупной энергии по отдельным статьям расхода показывает, что основная часть приходится на овеществлённые затраты - от 38,7 % в зер-нопаропропашном севообороте до 42,5 % - в плодосменном.
Среди овеществлённых затрат самую большую долю в зернопаропропашном севообороте занимают минеральные удобрения, а в двух других севооборотах - семена.
Больше всего прямых затрат энергии пошло на возделывание культур в севообороте с сидеральным паром. В этом же севообороте отмечена самая высокая энергоёмкость сельскохозяйственных машин. Больше всего затрат энергии по статье «трактора и комбайны» произведено в плодосменном севообороте.
Энергозатраты живого труда были невелики и занимали в общем объёме затрат незначительную долю - 0,4 %.
В таблице 1 показано комплексное действие факторов, изучавшихся в опыте, на основные биоэнергетические показатели. Наибольший чистый энергетический доход в данном опыте получен в плодосменном севообороте при внесении на 1 гектар севооборотной площади 12 тонн навоза и М36Р37К40, а также при использовании побочной продукции зерновых колосовых культур в качестве удобрения. Этот же вариант удобрений был лучшим по анализируемому показателю и в зернопаропропашном севообороте. А в сидеральном севообороте энергетически самым доходным являлся вариант с внесением на единицу севооборотной площади 12 тонн навоза, побочной продукции и сидерата, без применения минеральных удобрений. Самая низкая энергоёмкость основной продукции имела место при выращивании полевых культур в зерно-паропропашном севообороте при исключении из числа удобрительных средств минеральных удобрений, внесении навоза (12 т/га) и использовании соломы на удобрение. В зернопаропропашном сидеральном и плодосменном севооборотах меньше всего энергии на получение 1 центнера кормовых единиц затрачивалось в варианте удобрений «6 т навоза + побочная продукция + сидерат».
Абсолютно лучший результат по показателю энергетической эффективности получен в плодосменном севообороте при использовании в качестве удобрений 6 т навоза на 1 гектар пашни, побочной продукции и сидерата.
Применение минеральных удобрений в данном опыте снижало энергетическую эффективность более чем на 30 %.
Увеличение нормы внесения органических удобрений с 6 до 12 т на 1 гектар севооборотной площади в среднем по вариантам опыта практически не повлияло на этот показатель. Однако имелись различия в действии этого фактора в зависимости от севооборота. Если в зернопаропро-пашном и в зернопаропропашном сидеральном севооборотах повышение унавоживания в подавляющем большинстве случаев приводило к росту энергетической эффективности, то в плодосменном севообороте, наоборот, к снижению.
При применении побочной продукции (соломы и половы) в качестве удобрения в среднем по вариантам полевого эксперимента энергетическая эффективность сельскохозяйственных культур слабо увеличивалась, при применении зелёного удобрения - снижалась на небольшую величину.
Таблица 1 - Основные биоэнергетические показате-
Выводы. Самая низкая энергоёмкость основной продукции была зафиксирована в зернопаропропашном севообороте, самая высокая - в плодосменном. Но при этом плодосменный севооборот обеспечивал более высокие, по сравнению с другими севооборотами, чистый энергетический доход и энергетическую эффективность.
Зернопаропропашной севооборот с сидеральным паром уступал по всем энергетическим показателям зернопаропропашному севообороту с чёрным паром.
в различных севооборотах и на разных фонах удобре-
Оценка комплексного действия изучавшихся в опыте факторов показала, что наилучшим по энергетической эффективности является возделывание культур в плодосменном севообороте при внесении на 1 гектар севооборотной площади 6 т навоза, побочной продукции зерновых колосовых культур и сидерата.
Применение минеральных удобрений в данном опыте снижало энергетическую эффективность более чем на 30 %. Влияние на биоэнергетические показатели других удобрительных средств было невелико.
ли при выращивании сельскохозяйственных культур ния (в среднем за 1994 - 2003 гг.)
Вносится на 1 га севооборотной площади Чистый энергетический доход, МДж Энергоёмкость основной продукцЕН (Э), МДж/ц корм. ед. Энергетическая эффективность (ЭЭ)
Севообороты
зернопаро-пропашной зернопаро-пропашнои сндеральный плодосменный зернопаро-пропашной зернопаро-цропашион сндеральный плодосменный зернопаро-пропашнон зернопаро-пропашиои сндеральнын плодосменный
6 т навоза 62696 63341 73768 212 216 260 8,31 8,21 9,26
То же + побочная продукция 63429 73799 202 250 8,71 9,69
То же + побочная продукция + сндерат 64750 75101 204 247 8,72 9.81
5 т нар оз а + 63564 63067 76019 311 314 383 5.57 5.52 6,35
То же + побочная продукция 63846 75991 301 390 5.73 6,51
То же + побочная продукция + сндерат 61293 76890 308 370 5,56 6,57
12 т навоза 663 5 5 65655 74393 210 215 266 8,35 8,18 9,11
То же + побочная продукция 68535 75516 199 257 8.91 9,59
То же + побочная продукция + сндерат 66220 75029 205 257 8,55 9,56
12 т навоза + 68725 65581 77061 298 307 389 5.80 5,59 6,34
То же + побочная продукция 71010 77710 287 371 6,10 6,54
То же + побочная продукция + сндерат 64117 75511 301 377 5,65 6,41
Список использованных источников
1. Лиштван И.И. Общие принципы природопользования // Аграрная наука. - 1995. - № 2. - С. 43-44.
2. Сидоров М.И. О биологизации систем земледелия на чернозёмах // Научные основы совершенствования систем земледелия. - Воронеж, 1997. - С. 5-9.
3. Шевченко С.Н. Основные пути повышения устойчивости производства зерна в Среднем Заволжье // Аграрный вестник Юго-Востока. - 2009. - № 1. - С. 16-19.
4. Семыкин В.А., Беседин Н.В. Пути совершенствования элементов биологизации земледелия Центрального Черноземья // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2009. - № 3. - С. 54-56.
5. Биологизированные системы земледелия в Центральном Черноземье / Л.Н. Вислобокова, Ю.П. Скорочкин, В.А. Воронцов и др. // Пути сохранения плодородия почвы и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья / Материалы заседания Территориального координационного совета «Проблемы земледелия ЦЧЗ». Ч.1. (Каменная Степь, 29 мая 2009 г.). - Воронеж: Истоки, 2009. - С. 17-21.
6. Биологизированные системы земледелия в Центрально-Чернозёмном регионе / А.С.Акименко, И.В. Дудкин, Т.А. Дудкина и др. // Сахарная свёкла. - 2010. - № 9. - С.12-14.
7. Ториков В.Е., Фокин И.И., Рыченков И.Г. Влияние биологической технологии возделывания зерновых культур на содержание азота в почве и численность дождевых червей // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - № 2. - С. 23-31.
8. Влияние энергосберегающих обработок почвы на засорённость посевов яровой пшеницы / Е.П. Денисов, Ф.П. Четвериков, А.С. Линьков, А.Д. Яников // Нива Поволжья. - 2014. - № 2. - С. 8-14.
9. Дудкин В.М., Дудкин И.В. Пути усиления роли севооборота как биологического фактора в современных системах земледелия // Почвозащитное земледелие в России // Сборник докладов Всероссийской научно -практической конференции, посвящённой 45-летию Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии (ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ, Курск, 15-17 сентября 2015 г.). - Курск: ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ, 2015. - С. 109-112.
10. Булаткин Г.А., Ларионов В.В. Энергетическая эффективность земледелия и агроэкосистем: взаимосвязи и противоречия // Агроэкология. - 1997. - № 3. - С. 63-66.
11. Беседин Н.В., Балабанов С.С., Чернышёва Н.М. Энергетическая оценка технологии возделывания культур // Проблемы развития аграрного сектора региона: материалы Всероссийской научно-практической конференции, г. Курск, 13-15 марта 2006 г., ч.2. - Курск: Изд-во КГСХА, 2006. - С. 159-161.
12. Котлярова Е.Г., Лубенцов С.М. Экономическая и энергетическая эффективность возделывания гороха на зерно // Земледелие. - 2013. - № 8. - С. 34-35.
13. Пигорев И.Я., Степкина И.И., Агеева А.А. Экономико-энергетическая оценка выращивания ярового ячменя на черноземе типичном лесостепи // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2013. -№ 2. - С. 44-46.
14. Семыкин В.А., Пигорев И.Я. Ресурсосберегающие технологии производства экологически чистой продукции растениеводства // Актуальные проблемы повышения эффективности агропромышленного комплекса: Материалы международной научно-практической конференции. Курск: Изд-во Курской ГСХА, 2008. - С. 246-249.
15. Пигорев И.Я., Горбунов А.П. Кормовая и энергетическая оценка зеленой массы сахарного сорго // Успехи современного естествознания. - 2011. - № 6. - С. 42-44.
16. Пигорев И.Я., Лихачев А.Н. Энергетическая эффективность возделывания сои сплошным и многорядным способом с применением минеральных, органических и известковых удобрений // Экономические и социальные проблемы агропромышленного комплекса в условиях становления рыночной экономики: материалы Международной научно-практической конференции. - Курск: Изд-во Курской ГСХА, 2002. - С. 44-46.
List of sources used
1. Lishtvan I.I. General principles of nature management // Agrarian science. - 1995. - № 2. - P. 43-44.
2. Sidorov M.I. On the biology of farming systems in chernozems // Scientific foundations for improving agricultural systems. - Voronezh, 1997. - P. 5-9.
3. Shevchenko S.N. The main ways to improve the stability of grain production in the Middle Transvolga // Agrarian Journal of the South-East. - 2009. - No. 1. - P. 16-19.
4. Semykin V.A., Besedin N.V. Ways to improve the elements of the biologization of agriculture in the Central Chernozem Region // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2009. - No. 3. - P. 54-56.
5. Biologized farming systems in the Central Chernozemye / L.N. Vislobokova, Yu.P. Skorokchkin, V.A. Vorontsov et al. // Ways of preserving soil fertility and increasing the productivity of crops in the adaptive landscape farming of the Central Chernozem Region / Materials of the meeting of the Territorial Coordination Council "Problems of Farming of the Central Chernozem Region". Part 1. (The Stone Steppe, May 29, 2009). - Voronezh: Origins, 2009. - P. 17-21.
6. Biologized farming systems in the Central Black Earth region / A.S. Akimenko, I.V. Dudkin, Т.А. Dudkin and et al. // Sugar beet. - 2010. - No. 9. - P.12-14.
7. Torikov V.E., Fokin I.I., Rychenkov I.G. Influence of biological technology of cultivation of grain crops on the content of nitrogen in soil and the number of earthworms // Bulletin of the Bryansk State Agricultural Academy. - 2011. - No. 2. - P. 23-31.
8. The influence of energy-saving soil treatments on the contamination of spring wheat crops / Е.П. Denisov, F.P. Chetverikov, A.S. Linkov, A.D. Yanikov // Niva of the Volga region. - 2014. - No. 2. - P. 8-14.
9. Dudkin V.M., Dudkin I.V. Ways to Enhance the Role of Rotation as a Biological Factor in Modern Agricultural Systems // Soil-protective agriculture in Russia // Collected papers of the All-Russian Scientific and Practical Conference dedicated to the 45th anniversary of the All-Russian Research Institute of Farming and Soil Protection from erosion (FGBNU VNIIIZiPE, Kursk, September 15-17, 2015 G.). - Курск: ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ, 2015. - P.109-112.
10. Bulatkin G.A., Larionov V.V. Energy efficiency of agriculture and agroecosystems: interrelations and contradictions // Agroecology. - 1997. - No. 3. - P. 63-66.
11. Besedin N.V., Balabanov S.S., Chernyshova N.M. Energy Assessment of Technology of Cultivation of Cultures // Problems of the Development of the Agricultural Sector in the Region: Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference, Kursk, March 13-15, 2006, Part 2. - Kursk: Publishing house of the State Agricultural Academy, 2006. -P. 159-161.
12. Kotlyarova E.G., Lubentsov S.M. Economic and energy efficiency of cultivation of peas for grain // Agriculture. -2013. - No. 8. - P. 34-35.
13. Pigorev I.Y., Stepkina I.I., Ageeva A.A. Economic and energy assessment of the cultivation of spring barley on typical Chernozem of the forest steppe // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2013. - No. 2. - P. 44-46.
14. Semykin V.A., Pigorev I.Y. Resource-Saving technologies of production of ecologically clean products of plant-growing // Actual problems of increase of efficiency of agro-industrial complex: materials of international scientific-practical conference. Kursk: Publishing house of the Kursk State Agricultural Academy, 2008. - P. 246-249.
15. Pigorev I.Y., Gorbunov A.P. Feed and Energy evaluation of green mass of sugar sorghum // Successes of modern natural science. - 2011. - No. 6. - P. 42-44.
16. Pigorev I.Y., Likhachev A.N. Energy efficiency of cultivation of soybean solid and multi-row method with application of mineral, organic fertilizers and lime // The Economic and social problems of the agroindustrial complex in conditions of market economy: materials of International scientific-practical conference. - Kursk: Publishing house of the Kursk State Agricultural Academy, 2002. - P. 44-46.
