CC BY
18СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ АГРОПРИЕМОВ ПО ОБРАБОТКЕ СЕМЯН И РАСТЕНИЙ Цугленок Н.В.
Цугленок Николай Васильевич - член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор, вице-президент,
научный руководитель, Восточно-Сибирская ассоциация биотехнологических кластеров, г. Красноярск
Аннотация: статья посвящена анализу pасходов в земледелии: на изготовление машин, на приобретение гоpюче-смазочных матеpиалов, электpической энеpгии, удобpений и затрат живого тpуда при производстве растениеводческой продукции и анализу расхода топлива и затрат времени при различных видах обработки почвы. Ключевые слова: фотосинтез, расход топлива, затраты времени, подтаежные и таежные зоны, эколого-энергетическое размещение с/х культур.
В проведенных исследованиях в общей структуре энергозатрат прослеживается следующая иерархия технологических звеньев в земледелии: первое - расходы на изготовление машин, второе - горюче-смазочные материалы и электрическая энергия, удобрения и живой труд. Удельный расход энергии на производство единицы сельскохозяйственного продукта показывает, что максимальные затраты приходятся на минеральные удобрения, составляющие около 70...91% всей совокупной энергии, затраченной в течение производственного цикла возделывания сельскохозяйственых культур [7; 12; 17; 22; 25; 26].
Анализ работы ряда колхозов и совхозов в Российской
Федерации при советской власти показал, что урожайность
зерновых зависила в основном от энерговооруженности и
дополнительных энергозатрат при выполнении
12
а^отехнических меpопpиятий. По имеющимся в литературе данным на пpимеpе совхоза имени ПП. Огаpева, с 1931 года, когда машинная технология в этом совхозе еще не ^именялась, и по 1980 г. (год pасшиpенной индустpиализации земледелия) энеpговооpуженность земледелия в подтаежной зоне здесь возpосла с 74 до 1500 Вт/га (в 20 pаз), внесение минеpальных удобpений увеличилось с 1 кг/га до 150 кг/га (в 150 pаз), а уpожайность зеpновых повысилась с 10,1 до 12,1 ц/га (на 20%) [27; 28]. Ш ^ибавку каждого центнеpа уpожая pасходовалось около 50 кг дизельного топлива и 12 кг бензина, т.е. 2900000 кДж/га дополнительной антропогенной энеpгии. Данный пример говоpит о том, что нет ^ямой зависимости увеличения использования энеpгоpесуpсов на увеличение уpожайности в сельскохозяйственном ^оизводстве различных зон Российской Федерации. Для того чтобы освоить заброшенные сельскохозяйственные земли таежных и подтаежных зон Российской Федерации (их 30%) и поднять до уpовня пеpедовых зернопроизводящих предприятий России, в подтаежных и таежных зонах надо удвоить или утpоить использование энеpгоpесуpсов, а это неpеально и неправильно с тчки зрения энергоэффективного эколого-географического размещения с/х культур и технологических приемах их возделывания на различных территориях. Наши исследования предлолагают для этих территорий другие культуры и другие энергоэффективные технологии [2; 4; 11; 20; 30]. Разработанная нами биоэнергетическая теория и концепция формирование и развитие структуры АПК, ее информационного обеспечения и устойчивого развития растениеводства позволяет в любой зоне сформировать экономически эффективный комплекс производства растениеводческой продукции [7; 12; 22; 25; 26].
Разработанная теория энерготехнологического прогнозирования структуры технологических приемов в АПК, позволяет подобрать из них самые энергоэффективные для любых агроэкологических зональных условий [27, 28].
Резкое увеличение невозобновляемой энергии при производстве пшеницы в таежных и подтаежных зонах в пределах 15 ГДж/га, является не эффективным и по данным экологов, представляет опасность для окружающей среды и здоровья человека, даже в лесостепных и степных зонах России и в будущем будет снижать показатели продуктивности зерновых в сельскохозяйственном производстве. Особое внимание заслуживают разработанные экологически чистых технологий подготовки семян к посеву, исключающие применение ядохимикатов. Результаты наших исследований доказали, что для подготовки семян к посеву наиболее преемлемы более энергетически совершенные технологии ВЧ и СВЧ обработки и обеззараживания семян от вирусных, грибных и бактериальных инфекций [1; 6; 8; 10; 13; 14; 18; 19; 21; 23; 24].
Разработанные эффективные технологии сушки и обеззараживания при производства продуктов питания ИК-лучами и ВЧ и СВЧ знергией позволяют получать экологически чистое продовольствие для человека [3; 5; 8; 10].
Разработка автоматизированных систем искуственного освещения, облучени и обогрева теплиц терморезисторами включено в учебный процесс соответствующими министерствами и позволяют получить раннюю экологически чистую продукцию в Сибирских условиях [9-15, 16 29].
Из вышеизложенного можно сделать вывод о том, что применяемые технологические комплексы и структурная организованность сельскохозяйственного производства в России не приводят к существенному увеличению урожайности.
Частично это подтверждается в исследованиях, проведенных во ВНИИСХ, с анализом данных за последние 30 лет (было использовано и проанализировано более 500 литературных источников). Сумма прибавок от различных технологических приемов по данным авторов, разработчиков отдельных агроприемов, выдаваемых желаемое за действительное при возделывании сельскохозяйственных культур по всем регионам страны в десятой пятилетке
превышала среднегодовую урожайность на 200-600%, что, конечно, очень далеко от истины. Сотрудниками ВНИИСХа по этим данным была предложена поправка прибавки урожая, максимум которой определен 70%, и был сделан соответствующий перевод 200-600% прибавок от различных технологических приемов на фактические - не превышающие 70%.
Известно, что фотосинтетические процессы идут с высоким КПД от семени к молодому растению, с понижением КПД взрослого растения, которое расходует до 50% полученной энергии на дыхание, т.е. на интенсивную работу, для того, чтобы обеспечить проникновение корневой системы в почву, осуществлять гидратацию питального раствора, кормить полезную (потери до 5%) и вредную микрофлору (реальные потери до 35-40%). Человечеству в реальных агроэкосистемах остается 15...30% общего продукта фотосинтеза, из которого половина уходит на богатые энергией семена или плоды. Из вышеизложенного становится ясно, что для уменьшения потерь на энергию дыхания, соответственно увеличение урожайности, уходит колоссальное количество невозобновляемой дополнительной энергии - 40...45% дизельного топлива, 30...36% бензина, до 50% моторных масел от общего расхода нефтепродуктов в РФ. Эти цифры приведены без учета энергии на производство минеральных удобрений и ядохимикатов.
Таким образом, в современном производстве антропогенная энергия в основном используется только для снижения потерь энергии на дыхание растений в процессе их роста. Обработка почвы снижает ее плотность, экономит энергию дыхания на преодоление сопротивления и способствует большему накоплению биомассы корневой системы. Дополнительные обработки почвы существенной прибавки увеличения урожайности не приносят.
В этом плане очень интересны исследования, проведенные в США фирмой "МопсаПо" [26], где показано, что наиболее энергоемкой и малопроизводительной операцией считается основная обработка почвы. Применение чизельных орудий
на основной минимальной обработке почвы позволяет снизить потребление топлива на 50%. За рубежом проводятся ускоренные разработки и внедрение в сельском хозяйстве энергосберегающих технологий, позволяющих снизить общие затраты на производство продукции в 2 раза и эффективно бороться с водной и ветровой эрозией почвы.
Важное значение для временных и энергетических параметров указанного технологического комплекса имеет и сокращение структуры технологических звеньев, позволяющее получить абсолютно чистую экономию из-за полного исключения той или иной операции из технологического комплекса. Особенно это наглядно видно при использовании нулевой технологии, приведенной авторами в таблице 1 [23].
Таблица 1. Расход топлива и затраты времени при различных видах обработки почвы
Технология обработки почвы и последовательность операций Расход топлива, л/га Время обработки, мин/га
Отвальная: дискование стерни, отвальная вспашка плугом, дискование, внесение удобрений, поверхностная обработка культиватором, посев (при возделывании пропашных культур -междурядная культивация) 46,8 114,1
Минимальная: обработка почвы чизельным плугом, дискование, внесение удобрений, поверхностная обработка культиватором, посев (при возделывании пропашных культур -междурядная культивация) 36,9 80,0
Нулевая: измельчение стерни, внесение жидких минеральных удобрений, посев 13,6 35,6
Использование минимальных технологий в России, к сожалению, не всегда применяются и не проводятся исследования по их успешному использованию и адаптированию в сельскохозяйственном производстве
России. Но сокращение или обьединение технологических приемов обработки почвы при их использовании за один машинный проход существенно снижают энергетические и материальные затраты на производство с/х продукции и по нашим исследованиям Российские минимальные технологии рекомендованым нами земледельцам Красноярского края показали высокую эффективность на различных административных территориях Сибирского Федерального округа [7; 12; 22; 25; 26].
Список литературы
1. Влияние электромагнитного поля высокой частоты на энергию прорастания и всхожесть семян томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2002. С. 21.
2. Высокоэнергетическая кормовая культура топинамбур в кормопроизводстве Красноярского края. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Аникиенко Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2007. № 4 С. 127-130.
3. Влияние импульсной инфракрасной сушки на сохранность активно действующих веществ. Алтухов И.В., Цугленок Н.В., Очиров В.Д. Вестник Ставрополья, 2015. № 1 (17) С. 7-10.
4. Имитационные модели пространственно распределенных зкологических систем. Лапко А.В., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. Ответственный редактор: д.т.н., профессор А.В. Медведев. Новосибирск, 1999.
5. Использование СВЧ энергии при разработке технологии диетических сортов хлеба. Цугленок Н.В., Юсупова Г.Г., Цугленок Г.И., Коман О.А. Ж. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2004. № 2. С. 16-17.
6. Исследование температурных полей при предпосевной обработке семян масленичных культур ЗМПСВЧ. Бастрон А.В., Исаев А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2011. № 2-1. С. 4-8.
7. Концепция информатизации аграрной науки Сибири. Гончаров П.Л., Курцев И.В., Донченко А.С., Кашеваров Н.И., Чепурин Г.И. и др., СО РАСХН; Отв. за выпуск А.Ф. Алейников, А.И. Оберемченко. Новосибирск, 2003.
8. Комплексная система обеззараживания зерна и продуктов его переработки. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г.; М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. Гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.
9. Лабораторный практикум и курсовое проектирование по освещению и облучению. Долгих П.П., Кунгс Ян.А., Цугленок Н.В. Учебное пособие для студентов. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. / Красноярск, 2002.
10. Методы и математические модели процесса обеззараживания продовольственного зерна. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. Учеб. пособие для студентов вузов ; М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.
11. Мелкоплодные яблоки Сибири в функциональном питании. Типсина Н.Н., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2009. № 1 (28). С. 152-155.
12. Оценка влияния оптимальных показателей работы машинно-тракторных агрегатов.на энергозатраты технологического процесса. Цугленок Н.В., Журавлев С.Ю. Вестник КрасГАУ, 2010. № 10 (49). С. 146-152.
13. Обеззараживание и подготовка семян к посеву. Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 1984. № 4. С. 4.
14. Обеззараживающее действие электромагнитного поля высокой частоты на семена томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2002. С. 33.
15. Резисторы из композитов в системах энергообеспечения агропромышленных комплексов. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ. 2006. № 6. С. 314319.
16. Резисторы в схемах электротеплоснабжения. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. КрасГАУ. Красноярск, 2008 (2-е издание, переработанное и дополненное).
17. Состояние социально-трудовой сферы села и предложения по ее регулированию. Ежегодный доклад по результатам мониторинга 2006 г. / Ответственные за подготовку Доклада: Д. И. Торопов, И.Г. Ушачев, Л.В. Богдаренко. Москва, 2007. Том Выпуск 8.
18. Способ обработки семян и устройство для его осуществления. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И. Патент на изобретение RUS 2051552 22.04.1992.
19. Система защиты зерновых и зернобобовых культур от семенных инфекций. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Халанская А.П. М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации. Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2003.
20. Технология и технические средства производства экологически безопасных кормов. Цугленок Н.В., Матюшев В.В. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2005.
21. Технология и технические средства обеззараживания семян энергией СВЧ-поля. Бастрон А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2007. № 1. С. 268-271.
22. Цугленок Н.В. Формирование и развитие технологических комплексов растениеводства. Вестник КрасГАУ, 1997. № 2. С. 1.
23. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Авт-т дис. докт. техн. наук / КрасГАУ. Барнаул, 2000.
24. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Диссерт. на соискание док-ра техн. наук / Красноярск, 2000.
25. Цугленок Н.В. Концепция устойчивого развития АПК Красноярского края. Вестник КрасГАУ, 1996. № 1. С. 1.
26. Цугленок Н.В. Биоэнергетическая концепция формирования технологических комплексов АПК. Вестник КрасГАУ, 1998. № 3. С. 9.
27. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование структуры АПК. Вестник КрасГАУ, 2000. № 5. С. 1.
28. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование. Учеб. пособие для студентов вузов по агроинженер. специальностям; М-во сел. хоз-ва РФ, КрасГАУ. Красноярск, 2004.
29. Энерготехнологическое оборудование тепличных хозяйств. Цугленок Н.В., Долгих П.П., Кунгс Я.А. Учебное пособие для вузов / КрасГАУ, Красноярск, 2001.
30. Эколого-энергетические и медико-биологические свойства топинамбура. Аникиенко Т.И., Цугленок Н.В.; М-во сельского хоз-ва РФ, КрасГАУ. Красноярск, 2008.
