Енергетична ефективність вирощування сільськогосподарських культур у зернових ланках сівозміни

Размещено на http://www.allbest.ru/

Енергетична ефективність вирощування сільськогосподарських культур у зернових ланках сівозміни

Іваніна Р.В. - аспірант, Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків Національної академії аграрних наук

Анотація

Завдяки конюшині енергія врожаю культур зернової ланки підвищилась на контролі без добрив порівняно з ланкою, де вирощували вику яру, - на 11,7 ГДж/га ланки, Кее - на 0,5. Застосування добрив N2(fi2(f2g на 1 га зернової ланки на фоні удобрення сівозміни N43P43K43 + 8,3 т гною істотно підвищило енергію врожаю сільськогосподарських культур в обох зернових ланках. Порівняно з контролем без добрив у ланці з конюшиною енергія врожаю підвищилась на 43,1 ГДж/га, викою ярою - на 28,2 ГДж/га, за абсолютних величин -119,8 та 93,2 ГДж/га зернової ланки відповідно.

Вища енергетична продуктивність ланки з конюшиною визначалась істотним зростанням енергії врожаю пшениці озимої та високою енергетичною продуктивністю самої конюшини. Енергетично найефективнішим визначено застосування в ланці з конюшиною альтернативної системи удобрення з внесенням на 1 га ланки сівозміни У20Р20К2д + солома на фоні довготривалого удобрення сівозміни У43Р43К4з + побічна продукція на 1 га сівозмінної площі: енергія врожаю - 122 ГДж/га зернової ланки, енерговитрати - 19,4 ГДж/га, Кее - 6,3 з перевищенням до контролю без добрив - на 45,3 ГДж/га, 6, 3 ГДж/га та 0,4 відповідно.

Ключові слова: ланки сівозміни, добрива, енергетична ефективність.

Key words: rotation chains, fertilizers, energy efficiency.

Постановка проблеми. В умовах ринкової економіки питання раціонального використання енергетичних ресурсів, впровадження енергетично ощадливих і високоефективних агротехнологій набувають особливого значення. Енергетична ефективність вирощування сільськогосподарських культур залежить від низки чинників, серед яких агрохімічні та агротехнічні заходи є визначальними в досягненні сталого енергетичного балансу [1]. Відношення енергії врожаю до понесених енергетичних витрат лежить в основі коефіцієнта енергетичної ефективності, який нині є найбільш вживаним індикатором у проведенні розрахунків енергетичного балансу [2].

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Низка дослідників вважає, що сучасні агротехнології мають базуватись на засадах енергетичної ефективності і сталості виробництва. Енергетичні витрати, понесені через агротехнічні заходи, мають супроводжуватись високою енергетичною віддачею, забезпечувати сталість енергетичного балансу ґрунту за вмістом гумусу і поживних речовин та сприяти зростанню енергії врожаю [3; 4; 5].

Система удобрення і вдале компонування сівозмін за набором сільськогосподарських культур є одними із найдешевших і найефективніших чинників регулювання енергетичного балансу. Оптимізація системи удобрення дає змогу регулювати енергетичні потоки в системі ґрунт-рослина, визначає ефективність трансформації енергії в кінцеву врожайність, впливає на обсяги накопичення енергії у ґрунті. За оптимізації структури сівозмін енергетична ефективність добрив значно зростає, що дає змогу досягти енергетичного балансу за мінімальних енергетичних витрат [6-9].

У сучасному землеробстві з гострим дефіцитом внесення гною високої енергетичної ефективності агротехнологій на засадах сталості можна досягти за застосування таких альтернативних джерел органіки, як побічна продукція, сидерати, мергель, сапропель, тощо. Використання на добриво побічної продукції істотно зменшує обсяги виносу елементів живлення із ґрунту, забезпечує відновлення енергії гумусу, посилює трансформацію енергії поживних речовин в енергію врожаю вирощуваних культур [10; 11].

Постановка завдання. Мета досліджень - вивчити енергетичну ефективність вирощування сільськогосподарських культур у зернових ланках сівозміни за застосування різних систем удобрення.

Дослідження проводили в умовах стаціонарного польового досліду (2015-2019 рр.) Білоцерківської дослідно-селекційної станції, зона нестійкого зволоження Лісостепу України. Площа посівної ділянки - 228 м², облікової - 100 м². Розміщення варіантів у дослідах - систематичне послідовне, повторність триразова.

Ґрунт дослідного поля - чорнозем вилугуваний середньосуглинковий, який має таку агрохімічну та фізико-хімічну характеристику орного (0-30 см) шару: гідролітична кислотність за Каппеном - 1,71-1,80 смоль/кг ґрунту; загальний вміст гумусу за Тюріним - 3,6-3,8%; рухомого фосфору та калію за Чиріковим - 153-170 та 64-78 мг/кг ґрунту відповідно; лужногідролізованого азоту за Корн- філдом - 110-115 мг/кг ґрунту.

Дослідження проводили у двох ланках сівозміни: 1) ячмінь ярий із підсівом конюшини - конюшина - пшениця озима; 2) ячмінь ярий - вика яра - пшениця озима. Ячмінь ярий, конюшину, вику яру вирощували за післядії добрив, пшеницю озиму - за прямої дії та післядії добрив. У сівозміні застосовували органо-мінеральну систему удобрення: за дози добрив на 1 га ланки сівозміни КР в сівозміні з 1976 р. вносили КРК + 8,3 т гною; №Р К - КРК + 8,3 т/га гною; К₂₀Р₂₀К₂₀ + солома - К₄₃Р₄₃К₄₃ + побічна продукція. У ланці сівозміни добрива вносили під пшеницю озиму: азот у формі амонійної селітри, фосфор - суперфосфату простого гранульованого, калій - хлористого калію з заорюванням добрив на глибину 0-30 см. Сорт пшениці озимої Ясочка - білоцерківська селекція. Агротехніка вирощування загальноприйнята для цієї зони.

Енергетичну ефективність агротехнологій розраховували за методикою О.К. Медведовського [2]. Оцінку агротехнологій проводили за коефіцієнтом енергетичної ефективності (Кее) - це відношення енергоємності врожаю до енергії технологічних витрат на його отримання.

Виклад основного матеріалу дослідження. Введення конюшини до зернової ланки формувало значно вищий її енергетичний потенціал вирощуваних культур порівняно з викою ярою. Так, на контролі без добрив енергія врожаю сільськогосподарських культур у ланці з конюшиною становила 76,7 ГДж/га зернової ланки, енерговитрати - 13,1 ГДж/га, Кее - 5,9 ГДж/га, викою ярою - 65 ГДж/га, 12,1 ГДж/га та 5,4 ГДж/га відповідно. Значне зростання коефіцієнта енергетичної ефективності у ланці з конюшиною досягалось за рахунок вищої енергії врожаю конюшини (55,1 ГДж/га) порівняно з викою ярою (43,3 ГДж/га) та вищої енергії врожаю пшениці озимої -113,3 та 85,2 ГДж/га відповідно (табл. 1).

Таблиця 1. Енергетична ефективність вирощування культур у зернових ланках за різних систем удобрення, БЦДСС, 2015-2019 рр.

Примітка: в чисельнику - ланка з конюшиною, в знаменнику - ланка з викою ярою

Застосування мінеральних добрив К₂₀Р₂₀К₂₀ на 1 га зернової ланки на фоні удобрення сівозміни К₄₃Р₄₃К₄₃ + 8,3 т гною істотно підвищило енергетичну ефективність вирощуваних культур в обох ланках. У ланці з конюшиною енергія врожаю сільськогосподарських культур порівняно з контролем без добрив підвищилась на 43,1 ГДж/га, викою ярою - на 28,2 ГДж/га, за абсолютних величин - 119,8 та 93,2 ГДж/га зернової ланки відповідно. За прямої дії і післядії добрив енергія врожаю вирощуваних культур у ланці з конюшиною була вища на 26,6 ГДж/га зернової ланки, ніж у ланці з викою ярою, що може бути наслідком покращення азотного живлення.

За внесення добрив найбільшу енергетичну продуктивність в обох ланках сівозміни показала пшениця озима. Енергія врожаю пшениці озимої за попередника конюшини становила 167,5 ГДж/га, вики ярої - 136,3 ГДж/га зі збільшенням до контролю без добрив - на 54,2 та 51,1 ГДж/га відповідно. Застосування добрив в обох зернових ланках забезпечило однакове зростання енергії врожаю цієї культури. Однак абсолютна енергетична продуктивність пшениці озимої за попередника конюшини була на 31,2 ГДж/га вища, ніж за попередника вики ярої, що вказує на його енергетичну перевагу.

Ячмінь ярий, конюшина та вика яра в сівозміні використовували післядію добрив. На фоні удобрення сівозміни К₄₃Р₄₃К₄₃ + 8,3 т/га гною енергія врожаю конюшини становила 102,7 ГДж/га, вики ярої - 43,9 ГДж/га, ячменю ярого в ланці з конюшиною - 89,1 ГДж/га, в ланці з викою ярою - 99,5 ГДж/га. Конюшина в зерновій ланці формувала енергію врожаю у 2,3 раза вищу, ніж енергія врожаю вики ярої. Натомість енергія врожаю ячменю ярого в ланці з конюшиною дещо поступалась енергії врожаю в ланці з викою ярою.

Отже, застосування добрив у ланці з конюшиною визначено більш енергетично ефективним, ніж у ланці з викою ярою. Енергетичну перевагу забезпечили значне зростання енергії врожаю пшениці озимої за попередника конюшини та висока енергетична продуктивність самої конюшини.

Внесення добрив КРК на 1 га ланки сівозміни супроводжувалось зростанням енерговитрат порівняно з контролем без добрив на 4,6-6,2 ГДж/га, що зумовлено додатковими витратами на внесення добрив та витратами на збирання додаткового врожаю. У ланці з конюшиною енерговитрати були вищі, ніж у ланці з викою ярою на 2,6 ГДж/га і становили, відповідно, 19,3 та 16,7 ГДж/га ланки сівозміни.

Найвищі енергетичні витрати в обох зернових ланках спостерігали за вирощування пшениці озимої 26,2-29,9 ГДж/га, тоді як вирощування ячменю ярого супроводжувалось енергетичними витратами 14,6-15,5, конюшини - 13,5, вики ярої - 8,4 ГДж/га.

Мінеральні добрива істотно підвищили енергетичну ефективність вирощування сільськогосподарських культур у зернових ланках. За дози добрив К₂₀Р₂₀К₂₀ на 1 га ланки сівозміни з внесенням у сівозміні К₄₃Р₄₃К₄₃ + 8,3 т гною коефіцієнт енергетичної ефективності (Кее) порівняно з контролем без добрив у ланці з конюшиною зріс на 0,3, викою ярою - на 0,2 і становив 6,2 та 5,6 відповідно. Ланка з конюшиною визначена значно енергетично ефективнішою, ніж ланка з викою ярою.

В обох зернових ланках енергетично неефективним визначено збільшення дози азотних добрив із 20 до 30 кг/га на фоні 40-річної практики удобрення сівозміни К₆₅Р₄₃К₄₃ + 8,3 т/га гною на 1 га сівозмінної площі. Внесення вищої дози азотних добрив супроводжувалось зменшенням коефіцієнта енергетичної ефективності у ланці з конюшиною з 6,2 до 6,0, викою ярою - з 5,6 до 5,1 на фоні абсолютних показників енергії врожаю -113,2 та 91,8 ГДж/га відповідно, енерговитрат - 19 та 17,1 ГДж/га ланки сівозміни.

Найвищу енергетичну ефективність вирощування сільськогосподарських культур спостерігали в ланці з конюшиною за застосування альтернативної системи удобрення (К₂₀Р₂₀К₂₀ + солома на 1 га ланки сівозміни) на фоні довготривалого удобрення сівозміни К₄₃Р₄₃К₄₃ + побічна продукція: енергія врожаю - 122 ГДж/га зернової ланки, енерговитрати - 19,4 ГДж/га, Кее - 6,3.

Висновки і пропозиції.

1. Введення до складу зернової ланки багаторічних бобових трав істотно підвищило її енергетичну продуктивність. За рахунок конюшини енергія врожаю культур зернової ланки порівняно з ланкою, де вирощували вику яру, підвищилась на контролі без добрив - на 11,7 ГДж/га ланки, Кее - на 0,5 ГДж/га.

2. Енергетична ефективність вирощування культур у зернових ланках значно зростала за застосування добрив. Внесення К₂₀Р₂₀К₂₀ на 1 га ланки сівозміни на фоні удобрення сівозміни К₄₃Р₄₃К₄₃ + 8,3 т гною підвищило енергію врожаю сільськогосподарських культур порівняно з контролем без добрив у ланці з конюшиною - на 43,1 ГДж/га, викою ярою - на 28,2 ГДж/га, за абсолютних величин -119,8 та 93,2 ГДж/га зернової ланки відповідно. Вища енергетична продуктивність ланки з конюшиною визначалась істотним зростанням енергії врожаю пшениці озимої та високою енергетичною продуктивністю конюшини.

3. Енергетично найефективнішим визначено вирощування сільськогосподарських культур у ланці з конюшиною за застосування альтернативної системи удобрення (К₂₀Р₂₀К₂₀ + солома на 1 га ланки сівозміни) на фоні довготривалого удобрення сівозміни К₄₃Р₄₃К₄₃ + побічна продукція: енергія врожаю - 122 ГДж/га зернової ланки, енерговитрати - 19,4 ГДж/га, Кее - 6,3 ГДж/га з перевищенням до контролю без добрив -на 45,3 ГДж/га, 6,3 ГДж/га та 0,4 ГДж/га відповідно.

Список використаної літератури

1. Рогальський С.В. Відтворення енергетичного потенціалу ґрунту у Лісостепу. Вісник аграрної науки. 2001. № 4. С. 75-76.

2. Медведовський О.К., Іваненко П.І. Енергетичний аналіз інтенсивних технологій в сільськогосподарському виробництві. Київ: Урожай, 1988. 205 с.

3. Сінченко В.М. Ефективність сучасного землеробства на основі його енергетичного базису. Вісник аграрної науки. 2004. № 11. С. 14-17.

4. Jokiniemi T., Mikkola H., Rossner H., Talgre L., Lauringson E., Hovi M. and Ahokas J. Energy savings in plant production. Agronomy Research Biosystem Engineering. 2012. Special Issue 1. Pp. 85-96.

5. Woods J., Williams A., Hughes J.K., Black M., and Murphy R. Energy and the food system. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2010. 27. 365(1554). Pp. 2991-3006.

6. Цвей Я.П. Біоенергетична оцінка продуктивності різноротаційних сівозмін. Збірник наукових праць ІБКЦБ. 2011. Вип. 12. С. 46-55.

7. Бука А.Я., Дружченко А.В. Енергетична оцінка застосування добрив у Лівобержному Лісостепу. Вісник аграрної науки. 2002. № 3. С. 13-15.

8. Gellings C.W., Parmenter K.E. Energy efficiency in fertilizer production and use. Efficient Use and Conservation of Energy. Oxford, 2004. Pp. 121-136.

9. Helikson H.J. The energy and economics of fertilizers. Energy Efficiency and Environmental News. Gainesville, University of Florida, 1991. Pp. 17-29.

10. Польовий В.М. Оптимізація систем удобрення в сучасному землеробстві. Рівне : Волинські обереги, 2007. 320 с.

11. Mehlhart G., Bakas I., Herczeg M., Strosser P., Rynikiewicz C., Agenais A., Bergmann T., Mottschall M., Kцhler A., Antony F., Bilsen V., Greeven S., Debergh P. and Hay D. Study on the Energy Saving Potential of Increasing Resource Efficiency. Final Report, Study prepared for the European Commission, Directorate General Environment. Brussels. 2016.

Размещено на Allbest.ru