CC BY
57
УДК 633.16»321»:631.145.003.12 (470.319)
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯЧМЕНЯ
МА. Внукова, к. с.-х. н. (ФГОУВПО Орел ГАУ)
Е.М. Титова, к. с.-х. н. (ФГОУВПО Орел ГАУ)
В последние годы в мировой практике наряду с традиционными методами оценки эффективности производства сельскохозяйственных продуктов посредством денежных и трудовых показателей все большее значение приобретает метод энергетической оценки, учитывающий как количество энергии, затраченной на производство сельскохоз йственной продукции, так и аккумулированной в ней. Применение этого метода дает возможность наиболее точно учесть и в сопоставимых энергетических эквивалентах выразить не только затраты энергии живого и овеществленного труда на технологические процессы и операции, но также энергию, воплощенную в полученной продукции [1,2].
Современное сельскохозяйственное производство является одним из основных потребителей энергии. На производство сельскохоз йственной продукции расходуетс не только энерги солнечной радиации, потребл ема растени ми в процессе фотосинтеза, но и энерги , используема на производство и применение удобрений, пестицидов, а также энергии нефтепродуктов, используема на обработку почвы, уход за посевами, уборку и подработку урожа .
Дальнейша интенсификаци сельскохоз йственного производства, рост урожайности культур, в том числе и чмен , будут неизбежно сопровождатьс увеличением затрат невозобновл емой энергии. Поэтому важно в перспективе разрабатывать ресурсо- и
энергосберегающие технологии, при которых меньше затрачиваетс средств и энергии на производство продукции. Это положение подтверждается тем, что невысокое финансовое и материально-техническое обеспечение значительного количества хоз йств не позвол ет товаропроизводител м обеспечить высокую культуру земледели , выполнение отдельных эффективных приемов возделывания культур.
К наиболее важным меропри ти м относитс сбалансированное питание растений за счет минеральных и органических удобрений, применение ресурсосберегающих приемов обработки почвы, корректировка норм высева чмен в конкретных услови х, внедрение новых сортов, интегрированна система защиты растений от сорн ков, болезней и вредителей и своевременное и качественное выполнение всех технологических операций.
Материал и методика исследований
Исследования по оценке энергетической эффективности технологий возделывания ярового ячменя проводились в учхозе «Лавровский» на опытном поле Орловского государственного аграрного университета с 1989 по 2006 год. Было заложено три опыта.
Почва опытного участка сера лесна , гранулометрический состав - среднесуглинистый, содержание гумуса 4,21 - 4,48%, подвижного фосфора 14
- 16,5 мг /100 г почвы, обменного калия 14,7 - 16,0 мг /100 г почвы (по Кирсанову), рН почвенного раствора 5,9
- 6,5, сумма поглощённых оснований 16,2 - 17,6 мг-экв. на 100 г почвы, гидролитическая кислотность 2,22 - 2,25 мг-экв. на 100 г почвы.
Результаты и их обсуждение
Увеличение урожайности и улучшение качества продукции тесно связаны с проблемой повышения эффективности азотных удобрений.
Опыт по изучению влияния различных доз азотных удобрений на продуктивность ячменя включал 4 варианта: 1 - контроль, Р60К120 (фон); 2 - N32 + фон; 3 - К64 + фон; 4 - N80 + фон. Предшественник - вико-овсяная смесь на сено, сорт ячменя - Карина. Азотные удобрения вносились в фазу начала кущения. Исследования проводились на фоне комплексного применени средств защиты растений. Остальные приемы агротехники общепринятые для Орловской области.
В результате исследований установлено, что при внесении азотных удобрений урожайность чмен повышалась с 32,0 ц/га на контроле до 56,3 ц/га на варианте с внесением К80. Увеличение урожайности с 32,0 до 42,8 ц/га сопровождалось возрастанием затрат совокупной энергии на 18,5%, до 47,5 ц/га - еще на 16,5%. Получение 56,3 ц/га на варианте 4 увеличило энергозатраты на 7,0% по сравнению с третьим вариантом (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние удобрений на энергетическую _______эффективность возделывания ячменя__________
Варианты Урожай- ность, ц/га Затраче но энер- гии, ГДж/га Получено энергии с урожаем, Гдж/га Биоэнерге тический коэффици ент
1 .Контроль, Р60К120 (фон) 32,0 16,38 52,64 3,21
2. N32 + фон 42,8 19,41 70,41 3,62
3. N<54 + фон 47,5 22,15 78,14 3,53
4. ^0 + фон 56,3 23,70 92,61 3,91
НСР05 3,82
Повышение затрат совокупной энергии, затраченной на возделывание чмен , происходило за счет затрат на удобрения, топливо, электроэнергию и технику.
Наибольша дол энергозатрат приходитс на удобрени . На контроле она составила 36 % , на варианте
2 - 44 %, на вариантах 3 и 4 - 50 и 52%. Увеличение дозы азота с 64 до 80 кг/га д.в. незначительно повышало энергозатраты на внесение удобрений, всего на 2,0%.
Повышение энергозатрат на технику, топливо и электроэнергию св зано с уборкой и доработкой дополнительно полученного зерна.
Энерги , накопленна в зерне чмен , превышала затраты энергии на возделывание этой культуры на всех вариантах опыта. Но наибольшее превышение отмечено на варианте 4, где доза азотного удобрени составл ла 80 кг/га д.в. Биоэнергетический коэффициент равен 3,91, что на 10 % выше, чем на варианте с внесением N<54 и на 8 % -чем на варианте с дозой N32.
Таким образом, наиболее эффективной является технологи с применением минеральных удобрений в дозе ^оР60К120, которая обеспечивает высокий чистый энергетический доход и получение урожайности на уровне 56 ц/га.
Правильно определенные нормы и сроки их внесения позволяют управлять ростом и развитием растений для
достижения максимальной продуктивности,
способствуют более полной реализации биологического потенциала культуры и улучшению качества зерна. Вопрос о нормах и сроках внесения азотных удобрений мало изучен и остается открытым. До сих пор не сформировалось единого мнения о влиянии норм и сроков внесения этих удобрений в различных условиях выращивания на продуктивность и качество зерна ячменя. Также одной из важнейших проблем, требующих глубокой теоретической и практической разработки, является обоснование наиболее эффективных норм высева семян. Выбор оптимальной площади питания является кординальным, так как правильное его решение позволяет резко повысить урожай и улучшить качество продукции без дополнительных затрат. При оптимальной норме высева повышается устойчивость растений к неблагоприятным условиям. Норма высева семян в значительной степени влияет на особенности развития растений: их мощность, кустистость, сроки прохождения фаз развития, а в конечном итоге - на продуктивность растений и урожайность. В связи с разнообразием условий выращивания в отдельных хозяйствах и даже на отдельных полях, с внедрением в производство новых сортов требуется уточнение рекомендуемых норм, исходя из конкретных условий.
На опытном поле учхоза на фоне двух норм высева 3 и 4 млн. штук семян на гектар ячменя сорта Скарлетт изучалось вли ние четырех систем минеральных удобрений: 1. контроль - РбоКбо (фон); 2. N30 + фон; 3. N40 (под культивацию) + N20 (в подкормку) + фон; 4. N<50 (под культивацию) + N30 (в подкормку) + фон; 5. N20 (под культивацию) + N43 (в подкормку) + фон.
Предшественником являлась гречиха. Остальные элементы технологии общепринятые для Орловской области.
Следует отметить, что посев ячменя с нормой высева
3 млн. шт. сем н на 1 га на вариантах с повышенным фоном азотного питания более эффективен. Урожайность колебалась от 50,1 до 54,6 ц/га против 48,7 - 52,6 ц/га при высеве 4 млн. шт. семян на 1га. На контроле и на варианте с N30 лучшие результаты получены с нормой высева 4 млн. шт. семян на 1га. Сбор зерна с 1гектара составил 27,1 и 44,6 ц/га соответственно, что на 6 и 10% больше, чем на вариантах с нормой высева 3 млн. шт. семян на 1га (табл. 2). Очевидно, норма высева 4 млн. шт. семян на 1га при повышении уровн азотного питани приводила к формированию загущенных посевов и полеганию растений чмен .
Комплексные исследования по изучению
эффективности разных систем удобрений и приемов обработки почвы проводились по следующей схеме: 1. контроль- вспашка (20-22 см) без удобрений; 2. вспашка + навоз (Н) + солома (С) + сидерат (С); 3. вспашка + Н + С + С + ^оРзоКзо; 4. поверхностная обработка (8-10 см) без удобрений; 5. поверхностная обработка + Н + С + С; 6. поверхностная обработка + ^(ЗР30К3(3. Объектом
исследований являлся сорт Гонар, который высевался после кукурузы на силос. Навоз (50 т/га), солома (6 т/га), сидерат (6-8 т/га) вносили под предшественник. На ячмене изучалось их последействие. Система защиты растений предусматривала применение гербицида, фунгицида и при необходимости инсектицида.
Анализ полученных данных показал, что поверхностна обработка почвы способствовала повышению урожайности в среднем на 7%. Более эффективным приемом оказалось внесение минеральных удобрений. Прибавки от удобрений составили 6,1 - 17,1 ц/га на вариантах с применением вспашки и 4,5 - 15,0 ц/га
- с применением поверхностной обработки почвы.
Анализ полученных данных показал, что существует тенденци к увеличению энергозатрат на гектар при увеличении доз азотных удобрений. Каждая дополнительно вносима доза увеличивала затраты энергии на 2,7 - 8,34 ГДж/га. Наибольшие затраты совокупной энергии были отмечены при посеве ячменя с нормой 4млн.шт./га и внесении ^0+^0 - 20,16 ГДж/га. Энергия, накопленная урожаем, на этом варианте составила 80,28 ГДж/га. На таком же уровне этот показатель получен на варианте 5, а биоэнергетический коэффициент выше на 13%. Отсюда следует, что внесение N^3 в подкормку нецелесообразно. Неэффективно вносить N20 до посева и N43 в подкормку, так как максимальное потребление азота чменем происходит в период всходы - кущение. Это согласуетс с полученными энергетическими показател ми. Затраты энергии на вариантах 3 и 5 различались незначительно и составляли 18,03 и 17,79 ГДж/га, а разница в накопленной урожаем энергии была существенной. На варианте 3 она была на 8% выше. Вследствие этого биоэнергетический коэффициент на варианте 3 составил 4,8 и 4,5 на п том варианте. Подобна закономерность вы влена при посеве ячменя с нормой высева 3 млн. шт. семян/га. Наиболее эффективным было возделывание чмен с нормой высева 3 млн. шт. семян/га при внесении N43 под культивацию и N20 в подкормку. Биоэнергетический коэффициент равен 5,23.
Таблица 2 - Энергетическая эффективность возделывания ячменя при разных уровнях азотного питания и нормах высева
Варианты Урожайность, ц/га Затрачено энергии, ГДж/га Получено энергии с урожаем, ГДж/га Биоэнергетический коэффициент
3 млн. 4 млн. 3 млн. 4 млн. 3 млн. 4 млн. 3 млн. 4 млн.
1. контроль - Р60К60 (фон) 25,6 27,1 11,12 12, 04 42,11 44,58 3,79 3,70
2. N30 + фон; 40,4 44,6 13,82 14,93 66,46 73,37 4,79 4,91
3. N40 + N20 + фон 54,6 52,6 17,16 18,03 89,82 86,53 5,23 4,80
4. N60 + N30 + фон 51,1 48,8 19,46 20,16 84,06 80,28 4,31 3,98
5. N20 + N40 + фон 50,1 48,7 16,82 17,79 82,41 80,11 4,89 4,50
НСР05 частных различий 2,54
НСР05 по удобрениям 1,89
НСР05 по нормам высева 1,31
Т аблица 3 - Энергетическая эффективность приемов возделывания ячменя
Варианты Урожайность, ц/га Затрачено энергии, ГДж/га Получено энергии с урожаем, ГДж/га Биоэнергетический коэффициент
1.контроль- вспашка (20-22см) без удобрений 23,0 13,61 37,84 2,8
2. вспашка + навоз (Н) + солома (С) + сидерат (С) 29,1 9,70 47,87 4,94
3. вспашка + Н + С + С + NзоP 30К30 40,1 16,56 65,97 3,98
4.поверхностная обработка (8-10см) без удобрений 26,3 2,26 43,26 3,53
5.поверхностная обработка + Н + С + С 30,8 8,32 50,67 6,09
6.поверхностная обработка+ ^оР30К30 41,3 15,14 67,94 4,5
НСР05 3,46
В услови х реформировани агропромышленного комплекса, когда сократился объем применения техногенных средств интенсификации растениеводства, возросло значение биологических факторов. Большое значение приобрело внедрение энерго- и
ресурсосберегающих технологий возделывани чмен [6]. Основой таких технологий вл етс сокращение до разумного минимума внешнего антропогенного воздействи на агроценоз, создание благопри тных предпосылок дл полноценного использовани собственного биопотенциала и снижение энергозатрат на производство зерна. Разработка энергосберегающих технологий выращивани чмен велась в следующих направлени х: способы обработки почвы и системы удобрений с ограниченным применением минеральных и исключающие их применение.
При возделывании чмен основные затраты совокупной энергии приходились на оборотные средства
- 85%, на основные средства производства - 13%, на трудовые ресурсы - 2%. По мере увеличения применения энергетических средств, происходит значительное увеличение общих затрат совокупной энергии. В целом энергозатраты по вспашке были выше, чем по поверхностной обработке почвы, за счет более энергоемких процессов. Наиболее высокие энергозатраты отмечены на варианте 3 и составили 16,56 ГДж/га. Экономи от замены вспашки поверхностным рыхлением составила 9,4%. Выращивание ячменя на фоне последействия органических удобрений и с применением поверхностной обработки почвы снижало затраты совокупной энергии на 16,6%.
Содержание энергии, накопленной чменем, увеличивалось при применении минеральных удобрений на фоне поверхностной обработки почвы и составило 67,94 ГДж/га. Биоэнергетический коэффициент на этом варианте составил 4,5. На варианте с органической системой удобрений и поверхностной обработкой почвы энерги , накопленна урожаем, превышала затраты совокупной энергии в 6,09 раза.
Таким образом, с энергетической точки зрени наиболее целесообразной под чмень, возделываемый после кукурузы на силос, можно считать поверхностную обработку почвы на 8-10см в сочетании с органической системой удобрений, обеспечивающей получение урожайности на уровне 31 ц/га. Дополнительное внесение Ю0Р30К30 способствовало повышению урожайности на
10,0 ц/га, хотя при этом отмечалось повышение энергозатрат на производство зерна и снижение биоэнергетического коэффициента.
Выводы
1. Наиболее эффективной является технология с применением минеральных удобрений в дозе N80P60K120, которая обеспечивает высокий чистый энергетический доход и получение урожайности на уровне 56 ц/га.
2. Наиболее эффективным было возделывание чмен с нормой высева 3 млн. шт. семян/га при внесении N^ под культивацию и N20 в подкормку. Биоэнергетический коэффициент равен 5,23.
3. С энергетической точки зрения наиболее целесообразной под чмень, возделываемый после кукурузы на силос, можно считать поверхностную обработку почвы на 8-10см в сочетании с органической системой удобрений, обеспечивающей получение урожайности на уровне 31 ц/га. Дополнительное внесение N30P30K30 способствовало повышению урожайности на
10,0 ц/га, хотя при этом отмечалось повышение энергозатрат на производство зерна и снижение биоэнергетического коэффициента.
4. Целью выбора тех или иных приемов возделывания чмен должна быть не максимальна урожайность
любой ценой, а минимальные энергозатраты на единицу произведенной продукции.
Литература
1. Базаров Е.И. Агроэнергетика / Е.И. Базаров. - М.: Агропромиздат, 1987. - 156 с.
2. Булаткин Г.А. Энергетическая эффективность удобрений / Г.А. Булаткин // Химизация сельского хозяйства. - 1990. - № 8. - С. 31-38.
3. Моисеенко А. А. Биоэнергетическая оценка возделывания зерновых культур / А.А. Моисеенко, Л.А. Негода, О.П. Устименко // Земледелие. - 2004. - №5. - С. 24.
4. Пешехонов В.С. Энергетическая эффективность применения удобрений / В.С. Пешехонов // Агрохимический вестник. - 2003. - №1. - С. 37.
5. Убушев Э.М. Биоэнергетическа оценка различных технологий возделывания ярового ячменя / Э.М. Убушев // Земледелие. - 2002. - №1. - С. 27.
6. Чернов, Н. Д. Введение сберегающего земледелия / Н. Д. Чернов // Достижения науки и техники АПК. - 2005.
- №6. - С.8 - 11.
