Энергетическая эффективность возделывания озимой тритикале в зависимости от фонов минерального питания Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Приведенный метод расчета сил, действующих в ротационных почвообрабатывающих машинах при их работе, можно использовать при прочностном и энергетическом расчетах.

Список литературы

1. Матяшин, Ю.И. Расчет и проектирование ротационных почвообрабатывающих машин / Ю.И. Матяшин [и др.]. — М.: Агропромиздат, 1988.

2. Матяшин, Ю.И. Теория и расчет ротационных почвообрабатывающих машин / Ю.И. Матяшин [и др.]. — Казань: Татарское книжное издательство, 1999.

3. Канарев, Ф.М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия / Ф.М. Канарев. — М.: Машиностроение, 1983.

4. Синеоков, Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов. — М.: Машиностроение, 1977.

5. Матяшин, Ю.И. Расчет сил, приложенных к звеньям кривошипно-коромыслового механизма в машинах для безотвальной обработки почвы / Ю.И. Матяшин, А.В. Ма-тяшин / Актуальные вопросы механизации и технического сервиса в сельском хозяйстве: материалы научной конференции КГСХА. — Т. 72. — Казань, 2005.

УДК (633.1:631,5).003.13

В.А. Шевченко, доктор с.-х. наук, профессор П.Н. Просвиряк, соискатель

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМОЙ ТРИТИКАЛЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФОНОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

Энергетическая эффективность возделывания любой сельскохозяйственной культуры в конечном итоге зависит от себестоимости и рентабельности производимой продукции. Эти показатели определяют эффективность сельскохозяйственного производства, поэтому снижение себестоимости и повышение рентабельности является важнейшей задачей.

Сельское хозяйство всегда было отраслью народного хозяйства, работающей с положительным балансом энергозатрат. Это означает, что выпускаемая продукция содержит больше энергии, чем затрачивается на ее производство. Однако и здесь издержки постепенно возрастают, поскольку год от года фондонасыщенность производства усиливается, что приводит к увеличению потребления энергоресурсов в агропромышленном комплексе и повышению энергетической цены пищевой калории. По расчетам экономистов-аграрников на 100 кал. продукции в нашей стране в 1928 г. затрачивалось 48 кал. совокупной энергии, в 1950 г. — 57, в 1960 г. — 70 и в 1980 г. — 86 кал. В настоящее время затраты совокупной энергии приблизились к соотношению 1:1.

Сельскохозяйственное производство является крупнейшим потребителем энергоресурсов. Непосредственно в сельском хозяйстве расходуется

40...45 % дизельного топлива, 30__35 % бензина

и около 7 % электроэнергии общего мирового потребления.

Растениеводство — единственная отрасль народного хозяйства, где происходит накопление полезной продукции в результате фотосинтеза. Во всех

остальных отраслях — животноводстве, перерабатывающей промышленности энергия только преобразуется в различные формы. Однако и в растениеводстве рост дефицита энергии обуславливает жесткие границы по использованию энергоемких машинных технологий возделывания сельскохозяйственных культур и требует перестройки сложившейся системы оценки их эффективности. Актуальность проблемы определяется также переходом страны к рыночной экономике, систематическим изменением цен на материалы и услуги, что сопровождается постоянной инфляцией. В этой связи невозможно дать объективную экономическую оценку эффективности возделывания той или иной культуры, а также использования технологических приемов [2]. Такой объективной оценкой может быть энергетическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур в зависимости от применяемых агроприемов.

К основным показателям энергетической эффективности относятся: чистый энергетический доход, биоэнергетический коэффициент (КПД посева) и энергетическая себестоимость продукции. При этом если коэффициент энергетической эффективности больше нуля, а коэффициент полезного действия посева больше единицы, то разработанную технологию можно считать энергетически эффективной.

В настоящей статье приведены результаты исследования энергетической эффективности возделывания озимой тритикале в зависимости от фонов минерального питания при оптимальных нормах высева семян.

51

изучаемых факторов на урожайность озимой тритикале.

Энергетическую эффективность возделывания озимой тритикале рассчитывали по трем уровням урожайности зерна: I — 2,0 т/га при коэффициенте полезного действия (КПД) ФАР 1,0 % и при норме высева 5 млн всхожих семян на 1 га; II — 3,5 т/га при КПД ФАР 1,5 % и норме высева 5,5 млн; III — 5,0 т/га при КПД ФАР 2,0 % и норме высева 5 млн.

При возделывании озимой тритикале большая часть затрат энергии приходится на топливосмазочные материалы (ТСМ), работу тракторов, машин и сельскохозяйственных орудий, минеральные удобрения и семена (табл. 1, рис. 1). Так, на I фоне минерального питания при КПД ФАР 1,0 % на эти четыре статьи приходится 89,3 % затрат совокупной энергии; на II фоне при КПД ФАР 1,5 % — 91,5 % и на III фоне при КПД ФАР 2,0 % — 93,1 %.

Следует отметить, что по мере усиления фона минерального питания и повышения КПД ФАР значительно возрастают затраты энергии на производство и внесение минеральных удобрений, которые составили: на контрольном варианте при уровне программируемой урожайности 2 т/га зерна — 19,4 %, при планируемой урожайности 3,5 т/га — 36,3 %, а при 5 т/га — 47,0 %. По отношению к суммарным затратам совокупной энергии на всех вариантах опыта незначительно возросли по отношению к контролю затраты на машины и сельскохо-

Таблица 1

Затраты совокупной энергии (МДж/га) и ее структура при выращивании озимой тритикале в зависимости от уровня минерального питания и планируемой урожайности зерна (в среднем за 2004-06 гг.)

Виды затрат совокупной энергии Фон обычный, 2 т/га, КПД ФАР 1 % (контроль) Фон средний, 3,5 т/га, КПД ФАР 1,5 % Фон высокий, 5 т/га, КПД ФАР 2 %

Затраты энергии % Затраты энергии % Затраты энергии %

Машины и сельскохозяйственные орудия 3647 13,3 5225 14,0 6778 13,9

Семена 4749 17,2 4383 11,7 3978 8,3

Минеральные удобрения 5343 19,4 13 542 36,3 22 932 47,0

Пестициды, в т. ч.: 1036 3,7 1036 2,7 1036 2,1

гербициды 268 1,0 268 0,7 268 0,5

инсектициды 426 1,5 426 1,1 426 0,9

фунгициды 342 1,2 342 0,9 342 0,7

Ретарданты 620 2,3 620 1,7 620 1,3

ТСМ 10 835 39,4 11 027 29,5 11 667 23,9

Электроэнергия 312 1,1 417 1,1 495 1,0

Трудовые ресурсы 825 3,0 884 2,4 942 1,9

Прочие затраты 156 0,6 220 0,6 296 0,6

Итого: 27 523 100 37 354 100 48 744 100

Затраты энергии: на 1 кг зерна и 1 кг побочной продукции на 1 кг зерна на 100 кал. продукции 9.8 3.9 72 9,3 3,7 66 ,8 ,9 1 9, 3, 7

Исследования проводили в 2003-06 гг. в полевом зернопромышленном севообороте на испытательном участке ОАО «Агрофирма «Дмитрова Гора» Конаковского района Тверской области. Почва — дерново-среднеподзолистая, легкосуглинистая по гранулометрическому составу, хорошо окультурена, осушена закрытым дренажом. Мощность пахотного слоя 20.. .22 см; содержание в почве гумуса

1,62__1,78 %; легкогидролизуемого азота 72.78 мг;

Р2О5 155_182 мг; К2О 93_104 мг на 1 кг почвы; рН сол. 5,8_5,9.

Нормы удобрений, необходимых для получения заданной прибавки урожая по трем уровням использования фотосинтетически активной радиации (ФАР) — 1,0; 1,5 и 2,0 % рассчитывали по методике М.К. Каюмова и Н.П. Чернавского [1] с учетом коэффициентов эффективного плодородия почвы, которые определяли по содержанию элементов К, Р, К, указанному в картограммах к почвенной карте ОАО «Агрофирма «Дмитрова Гора».

Предшественник — ранний картофель. В качестве объекта исследований был выбран новый сорт озимой тритикале Немчиновской 56.

Метеорологические условия в годы проведения исследований значительно различались между собой и от средних многолетних данных как по температурному режиму, так и по количеству выпавших осадков и их распределению по месяцам и декадам, что позволило объективно оценить влияние

I. Обычный фон, урожайность 2 т/га, КПД ФАР 1 % (контроль), норма высева 6 млн всхожих семян на 1 га

39.4 % — ТСМ

19.4 % — минеральные удобрения

17.2 % — семена

13.3 % — сельскохозяйственные

машины 3,7 % — пестициды

2.3 % — ретарданты

3.0 % — трудовые ресурсы

1.1 % — электричество 0,6 % — прочие

II. Средний фон, урожайность 3,5 т/га, КПД ФАР 1,5 %, норма высева 5,5 млн всхожих семян на 1 га

29,5 % — ТСМ

36,3 % — минеральные удобрения

11.7 % — семена

14,0 % — сельскохозяйственные машины

2.7 % — пестициды

1.7 % — ретарданты

2,4 % — трудовые ресурсы 1,1 % — электричество 0,6 % — прочие

III. Высокий фон, урожайность 5 т/га, КПД ФАР 2 %, норма высева 5 млн всхожих семня на 1 га

23.9 % — ТСМ

47.0 % — минеральные удобрения

8.3 % — семена

13.9 % — сельскохозяйственные

машины 2,1 % — пестициды

1.3 % — ретарданты

1.9 % — трудовые ресурсы

1.0 % — электричество 0,6 % — прочие

Распределение энергии при производстве зерна озимой тритикале при разных фонах минерального питания

зяйственные орудия (13,3; 14 и 13 %), в то время как другие виды затрат даже сократились.

Следовательно, увеличение урожайности озимой тритикале в условиях Верхневолжья в первую очередь определяется количеством внесенных в почву минеральных удобрений, рассчитанных в строгом соответствии запланированному урожаю.

Согласно полученным данным, наименьшие затраты совокупной энергии на 1 кг зерна и соответствующее количество побочной продукции отмечены на среднем фоне минерального питания и составили 9,3 МДж, а на производство 1 кг зерна — 3,7 мДж. В то же время на контрольном варианте при КПД ФАР 1 % и на самом богатом фоне при КПД ФАР 2 % они были одинаковые и превысили оптимальные значения по производству 1 кг зерна на 0,2 мДж, а затраты совокупной энергии в этих же вариантах на производство 1 кг зерна и соответствующее количество побочной продукции возросли на 0,5 мДж.

Результаты расчетов по энергопотреблению на 100 кал. основной и побочной продукции позволяют заключить, что в связи с резким сокращением ручного труда затраты совокупной энергии только на выращивание и уборку урожая по вариантам опыта в порядке увеличения КПД ФАР со-

ставляют соответственно 72, 66 и 71 калорий. Если учесть затраты энергии на переработку и реализацию продукции, то они значительно возрастут. Сохранение этой тенденции может привести в будущем к состоянию, когда аграрный сектор России станет потребителем энергии, функционирующим за счет невосполняемых источников. В этой связи в основных положениях энергетической программы страны на первое место должна быть поставлена задача перевода сельского хозяйства на разработку и внедрение энергосберегающих технологий возделывания стратегических полевых культур, к которым относятся хлеба I и II группы, корнеклубнеплоды, масличные и прядильные культуры, а также многолетние и однолетние злаковые и бобовые травы.

Из анализа основных показателей энергетической оценки технологии возделывания озимой тритикале (табл. 2) следует, что при увеличении уровня минерального питания как в расчете на основную (зерно), так и в расчете на основную и побочную (зерно+солома) продукцию наблюдается рост чистого и энергетического дохода по отношению к контрольному варианту: соответственно 12,4 и 18,6 ГДж/га (в расчете на зерно) и 37,8 и 64,3 ГДж/га (в расчете на зерно + солома).

53

Таблица 2

Основные показатели энергетической оценки технологии возделывания озимой тритикале при различных уровнях урожайности зерна и фонах минерального питания (в среднем за 2004-06 гг.)

Показатель Планируемая урожайность 2,0 т/га; КПД ФАР 1 % Планируемая урожайность 3,5 т/га; КПД ФАР 1,5 % Планируемая урожайность 5,0 т/га; КПД ФАР 2 %

Затрачено энергии всего, ГДж/га 27,5 37,3 48,7

Урожайность, т/га:

основной продукции 2,8 4,1 5,0

основной и побочной продукции 7,0 10,1 12,5

Полученная энергия, ГДж/га:

от основной продукции 50,7 72,9 90,5

от основной и побочной продукции 109,2 156,8 194,7

В расчете на основную продукцию:

Чистый энергетический доход, ГДж/га 23,2 35,6 41,8

Энергетический коэффициент 0,8 1,0 0,9

Биоэнергетический коэффициент (КПД посева) 1,8 2,0 1,9

Энергетическая себестоимость продукции, ГДж/т 9,8 9,1 9,7

Уровень рентабельности, % 84,4 95,4 85,8

В расчете на основную и побочную продукцию:

Чистый энергетический доход, ГДж/га 81,7 119,5 146,0

Энергетический коэффициент 3,0 3,2 3,0

Биоэнергетический коэффициент (КПД посева) 4,0 4,2 4,0

Энергетическая себестоимость продукции, ГДж/т 3,9 3,7 3,9

Уровень рентабельности, % 297,1 320,4 299,8

Примечания: 1. Коэффициент энергетической эффективности есть отношение чистого дохода к энергозатратам.

2. Биоэнергетический коэффициент (КПД посева) — отношение энергии, полученной с урожаем, к энергозатратам.

3. Энергетическая себестоимость продукции — затраты энергии на единицу урожая.

Коэффициент энергетической эффективности во всех случаях был выше нуля и составил в расчете на основную продукцию 0,8____1, а на основную

и побочную 3_3,2, что говорит о рентабельности производства озимой тритикале при всех изученных уровнях запланированной урожайности. Данное положение подтверждают результаты расчета биоэнергетического коэффициента или КПД посева, который всегда был выше единицы: 1,8___2 (зер-

но) и 4_4,2 (зерно+солома).

Минимальная энергетическая себестоимость продукции по всем ее видам (3,7 9,1 ГДж/т) и максимальный уровень рентабельности (95,4_320,4 %) возделывания озимой тритикале получены при уровне запланированной урожайности 3,5 т/га зерна и КПД ФАР 1,5 %. Данные расчеты позволяют заключить, что в условиях Верхневолжья во все годы исследований можно получать устойчивые урожаи этой культуры с оптимальными показателями энергетической эффективности в пределах 3,5_4 т/га абсолютно сухого зерна. Дальнейшее повышение фона минерального питания под планируемую урожайность 5 т/га зерна озимой тритикале вызывает снижение коэффициента энергетической эффективности в расчете на основную и побочную продукцию на 0,1_0,2, снижает КПД посева на ту же величину и увеличивает энергетическую себе-

54

стоимость продукции на 0,2_0,6 ГДж/т. Одновременно уровень рентабельности при производстве зерна снизился на 9,6 %, а при в расчете на основную и побочную продукцию (зерно+солома) — на 20,6 %.

Выводы

1. При возделывании озимой тритикале по интенсивной технологии большая часть затрат приходится на топливосмазочные материалы (ТСМ), работу тракторов, машин и сельскохозяйственных орудий, минеральные удобрения и семена. Так, на I фоне минерального питания при КПД ФАР 1 % на эти четыре статьи приходится 89,3 % затрат совокупной энергии; на II фоне при КПД ФАР 1,5 % — 91,5 % и на III фоне при КПД ФАР 2 % — 93,1 %.

2. По мере усиления фона минерального питания и повышения КПД ФАР значительно возрастают затраты энергии на производство и внесение минеральных удобрений, которые составили: на контрольном варианте при уровне программируемой урожайности 2 т/га зерна — 19,4 %, при планируемой урожайности 3,5 т/га — 36,3 %, а при уровне урожайности 5 т/га — 47,0 %. Следовательно, увеличение урожайности озимой тритикале в условиях Верхневолжья в первую очередь определяется ко-

личеством внесенных в почву минеральных удобрений.

3. Минимальная энергетическая себестоимость

основной и побочной продукции (3,7____9,1 ГДж/т)

и максимальный уровень рентабельности при возделывании озимой тритикале (95,4_320,4 %) получены при уровне запланированной урожайности 3,5 т/га и КПД ФАР 1,5 %. Дальнейшее повышение фона минерального питания под планируемую урожайность зерна 5 т/га вызывает снижение коэффициента энергетической эффективности на 0,1.. .0,2, уменьшение КПД посева на ту же величину и увеличение энергетической себестоимости продукции на 0,2...0,6 ГДж/т. Одновременно уровень рентабельности при производстве зерна снизился

на 9,6 %, а в расчете на основную и побочную продукцию — на 20,6 %.

4. Затраты совокупной энергии на 100 калорий произведенной продукции на богатых фонах минерального питания были ниже контрольного варианта, что дает основание считать разработанную технологию умеренно затратной и рекомендовать ее для внедрения в производство.

Список литературы

1. Каюмов, М.К. Агрохимические основы программирования урожаев сельскохозяйственных культур / М.К. Каюмов, Н.П. Чернавский. — М.: ВСХИЗО, 1988. — С. 12-16.

2. Посыпанов, Г.С. Энергетическая оценка технологии возделывания полевых культур / Г.С Посыпанов., В.Е. Дол-годворов. — М.: МСХА, 1995. — 32 с.

УДК 631.3.004.5:621.31; 637.133.1.001.24

А.И. Учеваткин, доктор техн. наук, профессор Т.А. Ноздрина, ассистент

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

МЕТОД РАСЧЕТА СИСТЕМЫ КРУГЛОГОДОВОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО ХОЛОДА

В нашей стране и за рубежом активно разрабатывают установки круглогодового охлаждения молока, использующие естественные источники холода, атмосферный воздух, артезианскую воду и намороженный лед. Причем использование льда для аккумуляции холода, благодаря простоте его получения, доступности и высокой теплотворной способности, наиболее эффективно.

Система охлаждения молока на базе льдоак-кумулятора [1] имеет ряд преимуществ по сравнению с другими холодильными установками: простота и высокая надежность; более широкий диапазон регулирования холодопроизводительности системы; существенно меньшие энергетические затраты при производстве и отборе холода; отсутствие дефицитных хладоагентов, масел и других материалов, применяемых в холодильных установках.

Технологическая схема льдоаккумулятора представлена на рисунке. На схеме изображены хранилище льда 1, «сухой» и «мокрый» колодцы, вентиляторы 2 и 3 подачи холодного воздуха соответственно в морозильную камеру и в «мокрый» колодец, насосы 4 и 5 подачи хладоносителя соответственно в проточный охладитель и трубу с распылителями 6. Над «мокрым» колодцем установлены распылители 7.

В зимнее время года система охлаждения воды в «мокром» колодце работает следующим образом:

из системы водоснабжения фермы вода в «мокрый» колодец подается сначала по трубопроводу 8, а затем насосом 4 через вентили 9 и 10 — на распылители 7. В зону распыления воды вентилятором 3 подается воздух для охлаждения воды, подаваемой в морозильную камеру или проточный охладитель.

В «сухом» колодце установлены насосы 4 и 5. Для предотвращения замерзания воды в неработающих насосах в зимнее время года предусмотрен обогрев колодца (поддержание положительной температуры). Для обеспечения надежной работы установок естественного холода в зимнее время имеет важное значение исключение замерзания трубопроводов. Трубы, находящиеся в зоне замерзания, должны быть теплоизолированы или освобождены от воды при отключении насосов.

В режиме намороживания льда в зимнее время насос 5 подает воду из «мокрого» колодца на распылители 6, размещенные в верхней части льдоак-кумулятора.

В режиме охлаждения молока в теплое время года насос 4 подает воду из «мокрого» колодца в проточный охладитель. Отепленная вода от охладителя поступает в дальний конец льдоаккумуля-тора и, стекая по дну, охлаждается. Таким образом, обеспечивается таяние льда снизу. Из подледного пространства холодная вода по трубе собирается

55