CC BY
67
Биоэнергетическая оценка технологий выращивания многолетних агрофитоценозов на осушении
Х.М. Сафин, д.с.-х.н., профессор, Г.Х. Япаров, д.с.-х.н, профессор, Е.Ю. Бадамшина, соискатель, Башкирский ГАУ
В связи с решением проблем ресурсообеспе-ченности и энергообеспеченности в последние годы всё большее значение приобретают вопросы оценки энергетической эффективности технологий и в целом систем производства сельскохозяйственной продукции. Рост энергетических затрат должен сопровождаться ростом производства продукции с 1 га. Экономически выгодными будут считаться только те технологии, при которых на производство единицы
продукции потребуется меньше затрат энергии. Поэтому при внедрении новых методов производства продукции (технологий) возникает необходимость проведения их биоэнергетической оценки [1].
При существующей диспропорции цен на сельскохозяйственную и промышленную продукцию производство сельскохозяйственной продукции, оценённое по традиционной методике, часто оказывается неэффективным. А биоэнергетическая оценка является наиболее обобщённым и объективным показателем в международной системе единиц измерения и позволяет учесть экологические последствия
антропогенной деятельности на мелиорируемых агроландшафтах.
Материалы и методы. Нами рассчитана биоэнергетическая эффективность изучаемых технологий для более полной оценки приёмов создания и ухода за многолетними травостоями на осушенных почвах Зауралья Башкортостана. Зауральская степная зона, где проводились исследования, расположена в юго-восточной части Республики Башкортостан. Она относится к засушливым районам. Среднее годовое количество осадков колеблется в пределах 289—425 мм. За вегетационный период их выпадает 150—200 мм. Среднегодовая температура 1,4—2,8 °С. Структура почвенного покрова отличается большой пестротой, наиболее распространены чернозёмы. Содержание гумуса изменяется в широких пределах (5,0—10,6%). Затраты на производство корма (сена) рассчитывались по технологическим картам применительно к сельскохозяйственному производственному кооперативу им. Кирова Абзелиловского района на типичном осушенном массиве Зауралья. Глубина грунтовых вод на осушенном участке — 1,0—1,5 м.
Для выполнения поставленных задач провели три полевых опыта.
Опыт № 1. Выбор способа посева и покровных культур (однолетних) при посеве многолетних трав на осушенных почвах.
Схема опыта: 1. Посев без покрова. 2. Посев под покров ячменя на зелёный корм. 3. Посев под покров овса на зелёный корм. 4. Посев под покров суданской травы на зелёный корм. 5. Посев под покров проса на сено. 6. Посев под покров могара на сено.
В качестве многолетних трав была исследована бобово-злаковая травосмесь (кг/га) из костреца безостого (12) + эспарцета песчаного (55), наиболее подходящая для данной зоны. Посев трав производили трижды (в трёхкратной повторности по времени) — весной 1999, 2000 и 2001 гг. (5—10 мая). Исследования велись до пятого года пользования травостоями. Агротехника — общепринятая для данной зоны. Нормы высева покровных культур были снижены на 30% от рекомендуемых. Доза внесения удобрений — ^0Рб0К30. Травостой за вегетацию скашивали 2—3 раза в зависимости от увлажнённости года. Повторность опытов (в пространстве) — четырёхкратная, расположение делянок — последовательное. Площадь опытной и учётной делянок 60 м2.
Опыт № 2. Подбор разнопоспевающих многолетних агрофитоценозов для ускоренного за-лужения осушенных лугов.
Схема опыта: 1. Раннеспелая травосмесь, кг/га: а) житняк ширококолосый (10) + ежа сборная (12) + эспарцет песчаный (55); б) житняк ширококолосый (10) + пырейник волокнистый (12) + ежа сборная (12); в) пырейник волокнистый (12)
+ ломкоколосник ситниковый (8) + овсяница луговая (12).
2. Среднеспелая травосмесь, кг/га: а) кострец безостый (12) + люцерна синегибридная (10) + ежа сборная (12); б) кострец безостый (12) + эспарцет песчаный (55); в) тимофеевка луговая (8) + люцерна синегибридная (10) + овсяница луговая (12).
3. Позднеспелая травосмесь, кг/га: а) кострец безостый (12) + тимофеевка луговая (8) + клевер луговой (10); б) кострец безостый (12) + пырей сизый (12) + клевер луговой (10); в) пырей сизый (12) + тимофеевка луговая (8) + люцерна жёлтая (10).
Срок посева — весенний (8 мая 1999 г.). Травостои возделывались на фоне минеральных удобрений — ^0Рб0К30. Сеяные травостои за вегетацию скашивали 2—3 раза. Для сравнения учитывали показатели по естественному травостою.
Опыт № 3. Установление влияния минеральных удобрений на урожайность и качество сена бобово-злакового агрофитоценоза на осушенных угодьях.
Схема опыта: 1) без удобрений (контроль); 2) Р60К30; 3) Р60К30 + ^0; 4) Р60К30 + Няъ 5) Р60К30 + ^0; 6) Р60К30 + ^20.
Опыты проводили на травостоях 1999 г. посева. В состав бобово-злакового травостоя были включены рекомендуемые для условий Зауралья виды трав, кг/га: кострец безостый (12) + эспарцет песчаный (55). Посев многолетних трав был произведён весной без покрова. Минеральные удобрения (суперфосфат, хлористый калий, аммиачную селитру) вносили весной во время отрастания трав в один приём.
Для расчёта совокупной энергии, затраченной на производство сена с использованием многолетних разнопоспевающих травостоев по каждому варианту опыта, использованы энергетические эквиваленты совокупной энергии на основные средства производства, оборотные средства производства, материальные и трудовые ресурсы, а также коэффициенты, характеризующие содержание энергии в травянистых кормах. Затраты совокупной энергии складываются из затрат на амортизационные отчисления на основные средства производства (машины, оборудование), затрат от использования оборотных средств (минеральные удобрения, жидкое топливо, электроэнергия, семена) и затрат на вложенные трудовые ресурсы.
В целом расчёты затрат совокупной энергии на основные средства производства, материальные и трудовые ресурсы производили в соответствии с методикой по агроэнергетической и экономической оценке технологий и систем кормопроизводства [2].
Результаты исследований. Расчёты показали, что заготовка сена на многолетних сеяных и
естественных травостоях на осушенных землях Зауралья характеризуется относительно низкими затратами совокупной энергии на производство корма на 1 га (7,3—11,6 ГДж), средней энергетической ценностью сена (8,8—9,7 МДж в 1 кг СВ), высокими агроэнергетическими коэффициентами (1,9—3,6). Установлено, что основная доля затрат совокупной энергии приходится на уход и использование (68—73%), в том числе 35—42% — на минеральные удобрения. Анализ составных частей совокупной энергии, затраченной на производство сена на осушенных угодьях, позволяет выбрать наименее ресурсо- и энергоёмкие приёмы создания и ухода за травостоями.
Производство сена на естественном травостое обеспечивает самый низкий сбор обменной энергии с единицы площади (13,8 ГДж/га) (табл. 1). Агроэнергетический коэффициент на естественном травостое был высоким и составил 1,9. Это связано с достаточно низкими затратами совокупной энергии на производство сена (7,3 ГДж/га). Затраты совокупной энергии на производство 100 кормовых единиц составили 737 МДж, что значительно выше, чем на сеяных травостоях.
Установлено, что производство сена на осушенных лугах более эффективно на сеяных раз-нопоспевающих сенокосах, что связано с более высоким выходом энергии с единицы площади и относительно малыми затратами на приёмы создания и ухода за агрофитоценозами. Как показал опыт № 2, среди раннеспелых травостоев наибольший сбор обменной энергии получен на житняково-ежово-эспарцетовом агрофитоценозе (40,0 ГДж/га). Агроэнергетический коэффициент оказался более высоким при производстве сена из этого же травостоя (3,4). На данном травостое затраты совокупной энергии на производство сена на 1 га были самыми высокими (11,6 ГДж), по сравнению с другими раннеспелыми травостоями. Это связано с высокой урожайностью травостоя, которая требует больших энергетических затрат на вывоз корма из поля.
Достаточно высокий агроэнергетический коэффициент производства сена (2,3 и 2,1) обеспечивают также житняково-пырейниково-ежовый и пырейниково-ломкоколосниково-овсяницевый травостои. Однако по таким показателям, как энергетическая ценность урожая (25,5 и 20,5 ГДж/га) и затраты совокупной энергии на производство 100 кормовых единиц (566 и 630 МДж), данные агрофитоценозы значительно уступают житняково-ежово-эспарцетовому травостою.
Среди среднеспелых агрофитоценозов на осушенных угодьях оптимальным является кострецово-эспарцетовый травостой. Данный травостой позволяет получить с 1 га 41,8 ГДж обменной энергии с наименьшими затратами
совокупной энергии на 100 кормовых единиц (354 МДж) при наибольшем агроэнергетическом коэффициенте (3,6).
Довольно высокий сбор обменной энергии (41,8 ГДж) при низких затратах совокупной энергии на производство 100 кормовых единиц (370 МДж), а также высокий агроэнергетический коэффициент (3,5) получены при производстве сена из кострецово-ежово-люцернового травостоя (люцерна синегибридная). Среднеспелый тимофеечно-овсяницево-люцерновый травостой по агроэнергетическим показателям производства сена уступает кострецово-эспарцетовому и кострецово-ежово-люцерновому агрофитоценозам.
Наиболее эффективным среди позднеспелых агрофитоценозов оказался кострецово-пырейно-клеверный травостой, который обеспечивает наибольший сбор обменной энергии при минимальных затратах совокупной энергии на производство сена (соответственно 39,3 ГДж/га, 366 МДж на 100 кормовых единиц). Агроэнергетический коэффициент был высоким и равнялся 3,5. Также эффективным оказалось производство сена из кострецово-тимофеечно-клеверного травостоя, агроэнергетический коэффициент составил 3,3. Среди позднеспелых травостоев менее низкими агроэнергетическими показателями производства корма отличился пырейно-тимофе-ечно-люцерновый травостой (люцерна жёлтая).
Исследования показали, что на продуктивность и энергетическую ценность урожая сеяных травостоев на осушенных угодьях значительно влияют способы посева многолетних трав (табл. 1). В ходе проведения опыта № 1 было установлено, что наибольшие продуктивность и выход обменной энергии с 1 га бобово-злакового травостоя (кострец безостый + эспарцет песчаный) достигаются при использовании беспокровного способа посева многолетних трав (соответственно 2860 корм. ед. и 36,7 ГДж). Такой способ посева бобово-злаковой травосмеси характеризуется также наименьшими затратами на производство 100 корм. ед. (406 МДж) и наибольшим агроэнергетическим коэффициентом (3,2).
Высокие продуктивность и выход обменной энергии с единицы площади наблюдались также при посеве многолетних трав под покровом проса и могара (соответственно 2730 и 2590 корм. ед., 35,2 и 33,3 ГДж). Здесь также достигнуты высокие агроэнергетические коэффициенты (3,0 и 2,8) при низких затратах совокупной энергии на производство сена (436 и 456 МДж на 100 корм. ед.).
Способ посева трав под покров овса на зелёный корм обеспечил самую низкую продуктивность бобово-злакового травостоя и минимальный выход обменной энергии с 1 га (2220 корм. ед., 28,6 ГДж соответственно). Несмотря на это
1. Агроэнергетическая оценка производства сена на бобово-злаковом травостое в зависимости от способа посева (осушенный участок, в среднем за три повторности по времени)
Способ посева Продуктив- ность, корм.ед./га* Энергетическая ценность урожая, ГДж/га ОЭ* Затраты совокупной энергии на производство сена Агроэнер- гетический коэффициент
на 1 га, ГДж на 1QQ корм.ед., МДж
Без покрова 286Q 36,7 11,б 4Q6 3,2
Под просо 2l3Q 35,2 11,9 43б 3,Q
Под могар 259Q 33,3 11,8 45б 2,8
Под ячмень 238Q 30,7 11,8 49б 2,б
Под суданскую траву 23lQ 30,8 12,2 515 2,5
Под овёс 222Q 28,6 11,8 532 2,4
Примечание: * — с учётом 20% потери сена при уборке
2. Агроэнергетическая оценка доз внесения минерального удобрения на бобово-злаковом травостое (в среднем за 2000—2004 гг.)
Дозы внесения минеральных удобрений Продук- тивность, корм. ед./га* Энергетическая ценность урожая, ГДж/га ОЭ* Затраты совокупной энергии на производство сена Прибавка от удобрения с 1 га* Затраты совокупной энергии на производство прибавки сена Агро- энерге- тический коэффи- циент
на 1 га, ГДж на 1QQ корм. ед., МДж корм. един. ОЭ, ГДж а, ~ В аГ н на 1QQ корм. ед., МДж
Без удобрений 2060 27,4 11,Q 534 - - - - 2,5
Р60К30 2520 32,9 11,2 444 46Q 5,5 1,9 81 2,9
^0Р 60К30 2890 37,5 11,4 394 83Q 1Q,1 3,1 113 3,3
N60^30 3280 41,8 11,б 354 122Q 14,4 4,Q 132 3,6
^90Р 60К30 3250 41,6 11,9 3бб 119Q 14,2 4,1 134 3,5
^20Р60К30 3140 41,4 12,2 389 1Q8Q 14,Q 4,1 134 3,4
Примечание: * — с учётом 20% потери сухого вещества при уборке
агроэнергетический коэффициент производства сена в этом случае остаётся достаточно высоким (2,4). Посев многолеток под покровом ячменя и суданской травы даёт несколько больший эффект (2380 и 2370 корм. ед., 30,7 и 30,8 ГДж обменной энергии с 1 га), чем при посеве под покровом овса. Агроэнергетические коэффициенты при таких способах посева были довольно высокими и составили 2,5 и 2,4.
На кострецово-эспарцетовом травостое внесение фосфорно-калийного удобрения в дозе Рб0К30 приводит к увеличению сбора обменной энергии с 1 га на 5,5 ГДж (табл. 2).
Внесение возрастающих доз азота на фоне Рб0К30 значительно повышает выход обменной энергии с единицы площади (опыт № 3). Наиболее высокая прибавка обменной энергии от удобрения с 1 га получена (14,4 ГДж) при дозе ^0Р60К30. Затраты энергии на производство 100 корм. ед. с внесением минеральных удобрений снизились (с 534 до 354 МДж). Однако при внесении повышенных доз азота (^0-120) наблюдалось их увеличение (до 389 МДж). С увеличением дозы внесения удобрений затраты на производство корма на единице площади возросли и достигли наибольшего значения при внесении ^20Р60К30 (12,2 ГДж/га).
Агроэнергетический коэффициент при возделывании бобово-злакового травостоя без удобрений составил 2,5. При внесении минерального удобрения он возрос на 0,4—1,1. Максимальные значения агроэнергетического коэффициента (3,6) получены при внесении дозы N60P60K30. При повышенной дозе азота (Np0-120) наблюдалось некоторое его снижение (на 0,1—0,2). Это объясняется тем, что при внесении повышенной дозы минерального удобрения затраченная совокупная энергия растёт быстрее полученной обменной энергии в урожае.
На основе проведённых исследований приходим к выводу о том, что применение разработанных ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий создания и ухода за многолетними агрофитоценозами на осушенных землях Зауралья позволяет повысить их продуктивность на 20—25%, обеспечивая при этом значительную экономию энергетических ресурсов.
Литература
1. Кираев Р.С., Исмагилов Р.Р., Надежкин С.Н. и др. Ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Башкортостане (рекомендации). Уфа: БГАУ, 2007. 80 с.
2. Методические рекомендации по биоэнергетической оценке севооборотов и технологий выращивания кормовых культур. М.: ВАСХНИЛ, 1989. 72 с.
