Эффективность применения минеральных удобрений под кострец безостый в условиях Западной Сибири

В последние годы все большую актуальность приобретают проблемы снижения затрат энергии на производство сельскохозяйственной продукции, а следовательно, и на воспроизводство плодородия почв. Дальнейшая интенсификация сельскохозяйственного производства, рост продуктивности земледелия сопровождаются увеличением затрат объема применения удобрений. Удельный вес удобрений в приросте урожая составляет 40–50% [4].

Мероприятия, применяемые в сельском хозяйстве, как и в других отраслях народного хозяйства, должны быть не только экономически выгодными, но и энергетически целесообразными.

Проблема увеличения урожайности культур в сельском хозяйстве связана с интенсификацией производства и сопровождается увеличением затрат невозобновляемой энергии, в том числе и за счет возрастающего применения минеральных удобрений. Поэтому важно уже сегодня разрабатывать и использовать энергопротивозатратные технологии производства, при которых меньше расходуется энергии на производство растениеводческой продукции. В настоящее время разработана методика определения энергетической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур, позволяющая оценить энергетическую эффективность применения минеральных удобрений [1, 2, 3].

Энергетическую эффективность минеральных удобрений определяли по энергоотдаче или по биоэнергетическому КПД их применения. Для его определения использовали и вычисляли следующие показатели:

– приходную часть – количество энергии (V f0 , МДж/га), накопленной в надземной массе от применения минеральных удобрений;

– расходную часть – энергетические затраты (А 0 , МДж) на применение минеральных удобрений, на уборку урожая, уход за посевами и т.д.

Так, в нашем опыте при наилучшем варианте с дозами удобрений (N 90 Р 45 К 45 ) урожайность костреца безостого за три года (при внесении удобрений один раз в начале использования травостоя, уборка в фазу выметывания метелки) составила 280,8 ц/га сухой массы, а на контроле – 181,0 ц/га (прибавка 99,8 ц/га).

Количество энергии (V f0 = МДж/га), накопленной в надземной массе костреца безостого, определяли по формуле

V fo = Уп - 100 ,                                     (1)

где Уп – прибавка сухого вещества костреца безостого от применения удобрений, ц/га;

100 – коэффициент перевода ц в кг.

Для костреца безостого содержание энергии в 1 кг сухого вещества – 17,8 МЖд [2], следовательно:

V fo = 99,8 - 17,8 - 100 = 177644 МДж/га.

Энергетические затраты (А 0 , МДж) на применение минеральных удобрений определяли по формуле

А 0 = (Н N · а N ) + (Н Р · а Р ) + (Н К · а К ) + (Уп · а уб ) + (Н Ф.В · а В.Н ),                 (2)

где Н N , Н Р , Н К – фактические дозы внесения азотных, фосфорных, калийных удобрений, кг д.в./га;

Уп – прибавка урожая от применения удобрений, ц/га;

Н Ф.В – дозы азота, фосфора и калия в физической массе, ц/га;

а у, а В.Н – затраты энергии на уборку и внесение удобрений, МДж;

а N , а Р , а К – энергозатраты в расчете на 1 кг д.в. азотных, фосфорных и калийных удобрений.

В нашем случае энергозатраты равны:

A o = ( 90 - 86,8 ) + ( 45 - 12,6 ) + ( 35,2 - 99,8 ) - 6 + ( 2,61 + 0,98 ) - 413,5 = 28091 МДж.

Расчет энергетической эффективности (энергоотдача или биоэнергетический применения удобрений (η) определяем по формуле

КПД)

= V f0 = 177644 = _{6 3}

П = А0    28091    , , где Vf0 – количество энергии, получаемой в прибавке продукции от минеральных удобрений, МДж;

А 0 – энергозатраты на применение минеральных удобрений, МДж.

Таким образом, при внесении минеральных удобрений в следующем сочетании

N90Р45К45 под кострец безостый за три года использования получено 6,3 единиц энергии на единицу затрат.

Результаты подобного расчета энергетической эффективности применения минеральных удобрений под кострец безостый представлены в таблице и на рисунке.

Биоэнергетическая эффективность применения минеральных удобрений под кострец безостый. Полевые опыты 2000–2002 гг.

Вариант	Сбор сухого вещества за 3 года, ц/га	Прибавка ц/га	Содержание энергии, V f0 , МДж/га	Затраты энергии, А 0 , МДж	Биоэнергетический КПД
Влияние азотных удобрений
N 45 P 45 K 45	218,8	37,8	67284	12746	5,3
N 90 P 45 K 45	280,8	99,8	177644	28091	6,3
N 135 P 45 K 45	269,2	88,2	156996	30497	5,2
N 180 P 45 K 45	252,4	71,4	127092	31989	3,9
Влияние фосфорных удобрений
N 90 P 45 K 45	280,8	99,8	177644	28091	6,3
N 90 P 90 K 45	240,7	59,7	106266	22013	4,8
N 90 P 135 K 45	226,7	45,7	81346	20523	4,0
N 90 P 180 K 45	233,9	52,9	94162	22760	4,1

По результатам таблицы мы видим, что при выращивании костреца безостого с применением полного минерального удобрения в сочетании азота фосфора и калия 1:1:1 на единицу энергетических затрат получено 5,3 единицы энергии (КПД). Максимальный коэффициент энергоотдачи (6,3 ед.) получен от внесения 90 кг азота на фоне Р 45 К 45 . С увеличением дозы азота до 135–180 кг/га коэффициент энергоотдачи снизился от 5,2 до 3,9 единицы. Это можно объяснить тем, что затраты на производство азотных удобрений возросли на 30468 и 3898 МДж, а урожайность снизилась, на 11,6 и 28,4 ц/га сухого вещества по сравнению с наилучшим вариантом. Применение фосфорных удобрений было биоэнергетически эффективным только благодаря применению их на фоне азотных удобрений. При содержании Р 2 О 5 в почве, равном 6,9 мг/100 г (2%-ная СН 3 СООН вытяжки), применять фосфорные удобрения под кострец безостый нецелесообразно.

а

б

а – 1 – N 45 P 45 K 45 ; 2 – N 90 P 45 K 45 ; 3 – N 135 P 45 K 45 ; 4 – N 180 P 45 K 45 ;

б – 1 – N 90 P 45 K 45 ; 2 – N 90 P 90 K 45 ; 3 – N 90 P 135 K 45 ; 4 – N 90 P 180 K 45 .

Эффективность внесения минеральных удобрений:

а – увеличение азотных удобрений на фоне РК; б – увеличение доз фосфорных удобрений на фоне NК

При внесении расчетной дозы азота 100 кг д.в./га на планируемую урожайность биоэнергетический КПД составил 4,7 единицы.

Таким образом, расчет энергетической эффективности применения удобрений позволит наиболее точно, объективно и всесторонне оценить систему удобрений во всех технологических процессах, связанных с возделыванием костреца безостого.