CC BY
28
УДК 338.43
УЛУЧШЕНИЕ СТРУКТУРЫ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ
ВОЛКОВА С.Н.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой математики, физики и технической механики ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: [email protected].
СИВАК Е.Е.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры стандартизации и оборудования перерабатывающих производств ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: [email protected].
МОРОЗОВА В.В.,
кандидат педагогических наук, доцент кафедры математики, физики и технической механики ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: [email protected].
ШЛЕЕНКО А.В.,
кандидат экономических наук, доцент кафедры экспертизы и управления недвижимостью, горного дела ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»; e-mail: [email protected].
БЕЛОВА Т.В.,
кандидат экономических наук, доцент кафедры учета и финансов ФГБОУ ВО Курский государственный университет, e-mail: [email protected].
Реферат. В статье говорится о научном обосновании эффективного использования биомассы, как системы способной к накоплению энергии для использования ее в любое удобное время. Преимуществом является возоб-новляемость, а также уже имеющиеся в наличии технологии при минимуме капитальных затрат, возможность их создания с помощью наличных ресурсов, рабочей силы и материалов, умеренные цены, экологическая безвредность и безопасность (если не считать риска возникновения пожара) и, наконец, не увеличивается количество атмосферного углекислого газа. Однако отметим и проблемы, связанные с системами производства и использования биомассы. Во-первых, конкуренция со стороны других вариантов использования земель; во-вторых, потребность в земельных площадях; в третьих, неопределенность в отношении эксплуатационных показателей на начальной стадии и наконец потребность в удобрениях, почве, воде. Отметим, что такие системы имеют значительные преимущества в долгосрочном плане и именно поэтому им следует уделять больше внимания, а в их разработку активнее вкладывать силы. Недооценка исследований в этом направлении в нашей стране, позволила Австралии, Китаю, Франции, Индии, Израилю, Великобритании и США занять лидирующие позиции. Программы, которые существуют, в современных условиях по основным направлениям, обусловлены влиянием многочисленных местных факторов. Поэтому большая часть научных исследований и разработок проводится местными силами без чрезмерной зависимости от других стран. Также исследование и разработка представляют идеальную возможность для подготовки и стимулирования деятельности местных ученых, инженеров и менеджеров в одной из отраслей энергоснабжения. Все вышеупомянутые преимущества принесут существенные выгоды, даже если и не как источник энергии, то для области развития сельского и местного хозяйства, улучшение структуры землепользования и разработки технологии биоэнергетики.
Ключевые слова: биология, ресурс, процесс, энергоносители, сельское хозяйство, фотосинтез, углерод.
IMPROVING THE STRUCTURE OF LAND USE
VOLKOVA S.N.,
doctor of agricultural sciences, professor, head of the department of mathematics, physics and technical mechanics Kursk State Agricultural Academy, e-mail: [email protected].
SIVAK E.E.,
doctor of Agricultural Sciences, Professor of the Department of Standardization and hardware processing industries Kursk State Agricultural Academy, e-mail: [email protected].
MOROZOVA V.V.,
candidat of Pedagogical Sciences, assistant professor of the department of mathematics, physics and technical mechanics Kursk State Agricultural Academy, e-mail: [email protected].
SHLEENKO A.V.,
candidat of economic Sciences, assistant professor of the expertise and property management, mining Southwestern State University; e-mail: [email protected].
BELOVA T.V.,
Candidate of Sciences, Associate Professor of Accounting and Finance Kursk State University, e-mail: [email protected]
Еззау. The article refers to the scientific substantiation of the efficient use of biomass as a system capable of energy storage for use at any time. The advantage is the renewability, as well as the already available technology with a minimum of capital expenditure, the ability to create them using the available resources, labor and materials, reasonable prices, environmental friendliness and safety (apart from the risk of fire) and, finally, does not increase amount of atmospheric carbon
dioxide. However, we note and the problems associated with the production and use of biomass systems. First, competition from other uses of the land; Secondly, the need for the land areas; thirdly, the uncertainty about the operating characteristics in the initial stage, and finally the need for fertilizers, soil and water. It should be noted that such systems have significant advantages in the long term and that is why they should pay more attention to, and actively invest their development forces. Underestimating the research in this field in our country, allowed Australia, China, France, India, Israel, Great Britain and the United States to take a leading position. The programs that exist in the present conditions in the main areas, due to the influence of numerous local factors. Therefore, most of the research and development carried out by local forces without excessive dependence on other countries. Also, research and development are an ideal opportunity to train and stimulate the activity of local scientists, engineers and managers in one of the branches of power. All of the above benefits will bring significant benefits, even if not as a source of energy for the development of agriculture and the local economy, improvement of land-use and development of bioenergy technologies.
Keywords: biology, resource, process, energy, agriculture, photosynthesis, carbon.
Введение. Возрастание содержания СО2 в атмосфере ( в течении последних 125 лет увеличилось на 25 %) превратившись в проблему, вызывающую беспокойство, с точки зрения, что человечество будет продолжать сжигать в возрастающих масштабах органическое топливо [1. - С. 78]. Биологическая система производства топлива не будет способствовать увеличению концен-
трации СО2в атмосфере и снизит остроту проблемы, служа в качестве временного «сточного колодца» для углекислого газа.
Материал и методика исследования. Рассмотрим перечень основных производств, получаемых из биомассы (рисунок 1).
Рисунок 1 - Взаимосвязь между процессами, энергоносителями и потребителями продукции, получаемой в результате биологического преобразования.
Результаты исследования. Ежегодно растения путем фотосинтеза ассимилируют около 200 тонн углерода, энергосодержание которого эквивалентно 3000 ЭДж (3 х 10 Это в 10 раз больше энергосодержания ежегодно потребляемой нами пищи. В среднем КПД фотосинтеза на суше оценивается в 0,2-0,3 %; для земель занятых под сельскохозяйственные культуры - 0,5 % (рисунок 2, таблица 1). Общие запасы углерода ~ 430 х 1011 тонн, из них на атмосферу приходится 1,6 %, на биосферу (растения, морские организмы и органические вещества в почве и на поверхности) 4,2 % и на океаны 94,2 % [2. - С.112].
Необходимо осознать, что КПД фотосинтеза - это процент общего солнечного измерения, характеризующий накопленную энергию, а не просто КПД первичного преобразования, столь часто используемого для оценки других энергетических систем. Цикл прохождения всего углекислого газа, содержащегося в атмосфере, через растения составляет 300 лет, кислорода - 2000 лет и воды - 2 млн. лет. Масштабы и роль фотосинтеза часто недооценивают, потому что мы используем лишь небольшую часть ассимилированного углерода и не осознаем важность явлений циркуляции. В результате загрязнения окружающей среды, вмешивающегося в эти явления имеет непредсказуемые последствия.
В связи с потеплением климата и прогнозируемой динамикой роста содержания в атмосфере СО2 и общей биомассы растительности в обозримом будущем до 2050 года следует активнее использовать интродукцию новых культур в умеренный пояс. Практика показала, что это возможно на примере колумбовой травы [3-7].
Сдерживающим фактором является ее однолет-ность в нашем регионе, но при определенном режиме возможно создание условий для сохранения ее свойства
как многолетней культуры. Наряду с традиционными культурами колумбова трава является универсальной культурой в сельскохозяйственном использовании [810]. Введение колумбовой травы в систему почвозащитных мероприятий, позволяет создать основу, на которой базируется современное высокоинтенсивное земледелие. Она формирует биомассу наравне с многолетними травами первого года пользования, т.к. является потенциально многолетней культурой, ее наземные и подземные части оптимально сочетают в себе все необходимые характеристики [3]. Оценку товарной продукции рекомендуем проводить с использованием параметрических методов ценообразования, основанных на качестве получаемой продукции [4. - С. 37]. Включение колумбовой травы в севооборот: соя - озимая пшеница - соя - озимая пшеница - колумбова трава позволяет получать стабильный урожай зеленой массы не менее 730 ц/га и семян 18 ц/га, соответственно [5. - С.19].
С точки зрения биоэнергетики, обладая ростом 3,5 м. и площадью листового аппарата 426 см х 1м2 поглощающего фотосинтетическую активную радиацию, ее следует рекомендовать в разработку фотобиологических энергетических систем.
В результате наших исследований приходим к выводам:
1. Разработка фотобиологических энергетических систем особое значение имеет в долгосрочном плане для производства энергии, продовольствия, волокна и химических производств.
2. Страны с умеренным климатом, создавая такие системы, могут достигнуть больше самообеспечения в конкурентной борьбе за топливо, продовольствие и сырье.
Рисунок 2 - Основные запасы и ежегодные обменные потоки углерода [2. - С.112]
Таблица 1 - Среднегодовой удельный объем продукции биомассы (в массе сухого вещества) и эффективность фотосинтеза [2. - С.113]
Растения
Продуктивность
КПД фотосинтеза %
т/га х год г/м2 х день
Растительность тропического региона:
слоновая трава 88 24 1,6
сахарный тростник 66 18 1,2
тростник болотный 59 16 1,1
однолетние культуры 30 - -
многолетние культуры 75-80 - -
лес 35-50 - -
Растительность умеренного пояса, в т. ч.
Европа:
многолетние культуры 29 8 1,0
однолетние культуры 22 6 0,8
луга и пастбища 22 6 0,8
вечнозеленый лес 22 6 0,8
лиственный лес 15 4 0,6
Растительность саванны 11 3 -
Растительность пустыни 1 0,3 0,002
3. В современных тенденциях развития энергетики следует проанализировать оптимальные стратегии развития и активизировать работу технологии биоэнергетики, основанной на фотосинтезе, который является важнейшим процессом в живом мире, пока продолжается жизнь на Земле.
4. Для улучшения структуры землепользования считаем целесообразным вводить колумбову траву в севооборот для получения стабильных урожаев зеленой
массы и семян; в систему почвозащитных мероприятий для повышения эффективности высокоинтенсивного земледелия.
5. За годы исследований 2000-2015 гг., колумбова трава показала себя как засухоустойчивое растение с отсутствием увядания. По своим свойствам ее рекомендуем наряду с существующими кормовыми культурами, такими как кукуруза, амарант, в качестве источника энергии для разработки технологии в биоэнергетике.
Список использованных источников
1. Прогнозируемая динамика общей биомассы, рассматриваемая в глобальных моделях биосферы / С.Н. Волкова, Е.Е. Сивак, М.И. Пашкова и др. // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2016.
- № 8. - С.77-80.
2. Более чем достаточно? Оптимистический взгляд на будущее энергетического сектора // Под ред. Р. Клерка: Пер. с англ.- М.: Энергостальиздат,1984. - 216 с.
3. Пигорев И.Я., Привало О.Е., Журавлев А.А. Анализ производства агроценозов в условиях Курской области / Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2009. - Т.1. - № 21. - С. 184-185.
4. Сивак Е.Е. Новые нетрадиционные культуры - перспектива развития сельского хозяйства // Аграрная наука .
- 2006. - № 7. - С. 9-10.
5. Беседина В.Н., Волкова Е.Е. Ценообразование. - М., 2006. - 132 с.
6. Сивак Е.Е. Влияние тепла и влаги на урожайность зеленой массы колумбовой травы // Аграрная наука. -2009. - №1. - C.19-20.
7. Сивак Е.Е., Волкова С.Н. Перспективы использования нетрадиционной культуры - колумбовой травы для защиты почв от эрозии // Аграрная наука. -2009.- №8.- C. 25.
8. Эффективное использование природных ресурсов Курской области / И.Я. Пигорев, Е.Е. Сивак, С.Н. Волкова, М.В. Гейко // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - № 3. - C. 52-53.
9. Шлеенко А.В., Волкова С.Н., Сивак Е.Е. Пути решения экономико-экологических проблем, возникающих при хозяйственной деятельности предприятия // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2012. -№ 6 (45). - С. 109-111.
10. Шлеенко А.В., Волкова С.Н., Сивак Е.Е. Методы прогнозирования последствий антропогенного воздействия на окружающую среду // Известия Юго-Западного гос. ун-та. Серия: Техника и технологии. - 2012. - № 2 - 2. С.183-186.
11. Об инновационных технологиях в земледелии / И.Я. Пигорев, В.М. Солошенко, В.Н. Наумкин и др. // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2016. - № 3. - С. 32-36.
12. Волкова С.Н., Сивак Е.Е., Шлеенко А.В. Управление инновационно -инвестиционными процессами в социально-экономических системах. - Курск: Изд-во «Деловая полиграфия». - 2015. - 423 с.
List of sources used
1. Predicted dynamics of the total biomass, considered in the global biosphere models / S.N. Уо1коуа, E.E. Sivak, M.I. Pashkova et al. // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2016. - № 8. - S.77-80.
2. More than enough? The optimistic view of the future of the energy sector // Ed. R. Clerc: Trans. with angl.- M .: Energostal izdat 1984. - 216.
3. Pigorev I.Ya., Privalo O.E., Zhuravlev A.A. Analysis of the production of agrocenoses in the Kursk region / Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. - 2009. - T.1. - No. 21. - P. 184-185.
4. Sivak E.E. New non-traditional culture - the prospect of the development of agriculture // Agricultural science. -2006. - № 7. - S. 9-10.
5. Besedirn V.N., Volkova E.E. Pricing. - M., 2006. - 132 p.
6. Sivak E.E. Effect of heat and moisture on the yield of green mass of grass Columbian. // Agricultural science. -2009. - № 1. - C.19-20.
7. Sivak E.E., Volkova S.N. Prospects for the use of non-traditional crops - Columbian grass to protect the soil from erosion // Agricultural science. - 2009.- № 8.- C. 25.
8. Efficient use of natural resources of the Kursk region / I.J. Pigorev, E.E. Sivak, S.N. Volkova, M.V. Geiko // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2014. - № 3. - C. 52-53.
9. Shleenko A.V., Volkova S.N., Sivak E.E. Ways of solving economic and environmental problems arising from economic activities of the enterprise // Proceedings of the Southwestern State University. - 2012. - № 6 (45). - S.109-111.
10. Shleenko A.V., Volkova S.N., Sivak E.E. Methods for predicting the effects of human impact on the environment // Proceedings of the Southwestern state. Univ. Series: Technology. - 2012. - № 2 - 2. - S.183-186.
11. About innovative technologies in agriculture / I.Ya. Pigorev, V.M. Soloshenko, V.N. Naumkin et al. // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2016. - No. 3. - P. 32-36.
12. Volkova S.N., Sivak E.E., Shleenko A.V. Management of innovation and investment processes in the social and economic systems // Kursk: Publishing house "printing business." - 2015. - 423 p.
