Поиск

Энергетическая оценка способов повышения плодородия выщелоченного чернозема
29.03.2015

Современное сельскохозяйственное производство потребляет значительное количество техногенной энергии. По оценкам ученых, доля агропромышленного комплекса в энергобюджете различных стран составляет от 5 до 28...40 %. Необходимость все возрастающего увеличения производства сельскохозяйственной продукции вынуждает вкладывать в сельское хозяйство с каждым годом все больше и больше энергии, хотя рост ее производства далеко не всегда адекватен затратам энергии. Каждое последующее вложение техногенной энергии в сельскохозяйственное производство окупается, как правило, все меньшей прибавкой энергии, связанной в биомассе урожая.
Увеличение продуктивности посевов за счет дополнительной энергии следует осуществлять при одновременном сохранении почвы. Агроценоз, как система, должен иметь не только высокую продуктивность, но и восстанавливать плодородие почвы в процессе функционирования, запасать энергию в органическом веществе, сохраняя и увеличивая его содержание как основу почвенного плодородия. Анализ энергоемкости производства дает возможность изыскивать менее энергоемкие технологические приемы и рациональные технологии возделывания, а хозяйствам — соизмерять свои возможности в отношении площадей возделывания сельскохозяйственных культур и имеющихся энергетических ресурсов и проводить относительную оценку эффективности технологий.
При определении энергетической эффективности изучаемых приемов были использованы методические разработки Воронежского ГАУ.
Расчеты показали, что в варианте без удобрения затраты техногенной энергии и продуктивность культур оказались минимальными (табл. 4.32, 4.33). При таком использовании пашни единица затраченной техногенной энергии окупалась по первой и второй ротациям соответственно 2,3 и 2,5 единицами энергии, связанной в биомассе свекловичных севооборотов, а в севооборотах с кукурузой на силос окупаемость уменьшалась на 0,1. При этом потери энергии гумуса здесь составляли более половины количества энергии, связанной в биомассе продукции. Такая технология бесперспективна, поскольку она, во-первых, не обеспечивает необходимого уровня производства продукции, а во-вторых, ведет к усиленной деградации плодородия почвы. Применение полного минерального удобрения (NPK) по 75 кг д. в. на 1 га севооборотной площади способствовало увеличению затрат техногенной энергии в 2,2...2,3 раза. При этом прирост энергии с урожаем основной продукции составил по ротациям севооборота 26,6 %, потери органического вещества сократились на 39 %.

Энергетическая оценка способов повышения плодородия выщелоченного чернозема
Энергетическая оценка способов повышения плодородия выщелоченного чернозема
Энергетическая оценка способов повышения плодородия выщелоченного чернозема
Энергетическая оценка способов повышения плодородия выщелоченного чернозема

Коэффициент энергетической эффективности по ротациям в севооборотах с сахарной свеклой составлял 1,2...1,9, с кукурузой на силос — более 0,9...0,4. Несмотря на то что данная технология способствует увеличению продуктивности пашни, все же она не относится к энергосберегающей, поскольку увеличивает энергопотребление.
При замене половины нормы минеральных удобрений навозом (10 т/га севооборотной площади) затраты техногенной энергии по сравнению с неудобренным контрольным вариантом увеличились в 2,1 раза, но были на 7...10 % меньше, чем в варианте с полной нормой минеральных удобрений.
Внесение NPK по 75 кг д. в. и навоза 10 т/га севооборотной площади приводило к увеличению затрат энергии на 8 ГДж/га по сравнению с вариантом 3 и на 21,4...21,2 ГДж/га по сравнению с контрольным вариантом.
При средней удаленности полей на 5...7 км от мест накопления навоза на приготовление, хранение, транспортирование и внесение 40 т/га требуется затратить 34...36 ГДж техногенной энергии на 1 га. Большую долю в структуре затрат составляют транспортные расходы. Так, на транспортирование навоза на расстояние 1,5, 4,5...5,5 и 10 км и внесение 40 т/га затрачивают соответственно 2,4, 5,5 и 10,6 ГДж. Следовательно, из-за больших энергозатрат на транспортирование навоза обеспечение сохранения плодородия почвы за счет навозно-минеральной системы удобрения возможно только на ограниченной части пашни. В вариантах с применением минеральных удобрений затраты энергии значительно уменьшались при использовании на удобрение пожнивных сидератов (после озимой пшеницы). Еще более низкими затраты техногенной энергии были при использовании минеральных удобрений совместно с сидератами в пару или при использовании измельченной соломы озимой пшеницы. При фактически тех же техногенных затратах и той же продуктивности пашни, что и в варианте с минеральными удобрениями, сидераты в пару и внесение измельченной соломы в значительной степени способствовали сохранению энергии гумуса почвы. В результате количество связанной энергии в этих вариантах было на 25...26 % больше, чем при использовании только минеральных удобрений. Единица энергии, затраченная при этих технологиях, окупалась 1,8...2,2 единицами энергии, связанной в биомассе, что на 0,6...0,2 больше, чем в варианте 2. Вместе с тем обе технологии, повышая эффективность затрат техногенной энергии, не вполне обеспечивали сохранение энергии гумуса. Это тоже приводит к деградации почвы, хотя и значительно меньшими темпами, чем при внесении только минеральных удобрений.
Сидераты (в пару и пожнивно) совместно с запашкой соломы на фоне минеральных удобрений способствовали увеличению количества связанной энергии в биомассе и обеспечивали воспроизводство органического вещества почвы.
Таким образом, комплексное применение таких агроприемов, как сидеральный пар и солома; сидеральный пар + солома + пожнивной сидерат; сидеральный пар + солома + пожнивной сидерат и дефекат; а также занятой пар, солома и пожнивной сидерат; занятой пар, солома, пожнивной сидерат и дефекат обеспечивали положительный баланс органического вещества. При этом коэффициент энергетической эффективности был значительно больше по сравнению с использованием одного лишь навоза.
Результаты проведенных исследований указывают на возможность оптимизировать режим органического вещества всех пахотных почв даже при производстве небольшого количества навоза, используя дифференцированный комплекс органических и минеральных удобрений.
На втором этапе исследований были найдены оптимальные пути снижения затрат технической энергии, при этом использовались выявленные ранее оптимальные варианты удобрений.
При замене чистого пара на занятой коэффициент энергетической эффективности в севооборотах с сахарной свеклой и силосной кукурузой после первой ротации севооборотов увеличился до 3,0...3,3 (табл. 4.34). При этом количество энергии в урожае основной продукции уменьшилось по сравнению с чистым паром незначительно (на 12...15 %).
Энергетическая оценка способов повышения плодородия выщелоченного чернозема
Энергетическая оценка способов повышения плодородия выщелоченного чернозема

Замена бобового сидерата (донника) на бобово-злаковый (озимая вико-ржаная смесь) привела к уменьшению потерь органического вещества и снижению затрат техногенной энергии практически вдвое (с 23...26 до 12...13 ГДж/га), при этом коэффициент энергетической эффективности остался на прежнем уровне.
Однако количество энергии в урожае основной продукции уменьшилось в 1,8...2,0 раза. При использовании чистого пара и пожнивного сидерата в комплексе с запашкой соломы и минеральными удобрениями (NPK по 100 кг на 1 га д. в.) затраты техногенной энергии по сравнению с занятым и сидеральным парами возросли в севооборотах с сахарной свеклой и кукурузой на силос соответственно на33и41%,а коэффициент энергетической эффективности снизился на 0,5 и 0,8. Увеличение дозы минеральных удобрений в этом варианте со 100 до 350 кг д. в. способствовало повышению затрат техногенной энергии на 62 %, но при этом количество энергии в урожае основной продукции и коэффициент энергетической эффективности повысились соответственно на 7...10 % и в 1,4 раза. При введении в структуру посевных площадей севооборота многолетних бобовых трав и других бобовых культур (горох, соя) увеличился выход энергии с урожаем основной продукции и снизились затраты техногенной энергии (табл. 4.35).
Энергетическая оценка способов повышения плодородия выщелоченного чернозема

На основе энергетического анализа технологий возделывания сельскохозяйственных культур можно определить приемы более рационального использования ресурсов. Известные методы энергетического анализа основаны на сопоставлении энергии, затраченной на производство сельскохозяйственной продукции, и энергии, получаемой с урожаем. Однако при чисто механическом применении этого метода можно получить необъективную оценку сравниваемых технологий, одна из которых, например, сопровождается повышенными энергозатратами и увеличенным урожаем, а другая — пониженными затратами энергии и сниженным урожаем. Поэтому необходим тщательный учет всех элементов технологии, направленный на разумное сочетание факторов интенсификации, эффективного использования энергии, экологической безопасности.
В развиваемом во многих странах «биологическом земледелии» используются новые пути решения данной проблемы, однако при этом допускается уменьшение производства продукции.
Таким образом, энергетическая оценка полевых севооборотов показала высокозатратное производство основных полевых культур, низкую энергетическую эффективность использования навоза на всех полях севооборотов. Снижение затрат технической энергии без снижения выхода продукции достигалось при использовании биологических приемов воспроизводства плодородия почвы. Для обеспечения расширенного воспроизводства плодородия черноземных почв, увеличения энергетической эффективности производства растениеводческой продукции необходимы комплексное применение навоза и минеральных удобрений, перевод чистого пара в занятый и сидеральный, использование нетоварной части урожая на удобрение, использование пожнивной сидерации. Широкое использование биологических приемов воспроизводства плодородия (совершенствование севооборотов, расширение посевов многолетних трав, использование соломы на удобрение, возделывание сидеральных культур) вместе с техногенными приемами обеспечивает оптимизацию содержания органического вещества в почве, что служит основой биологизации земледелия в Центральном Черноземье.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *