CC BY
46
Таблица 3
Урожайность яровой пшеницы сорта Алтайская 530 при использовании несимбиотических диазатрофов и минеральных удобрений
Вариант 2007 г. 2008 г.
урожайность, т/га прибавка урожайность, т/га прибавка
т/га % т/га %
Контроль 1,84 - - 29,9 - -
Флавобактерин 2,02 0,18 9,7 3,41 0,42 14,0
Азоризин 2,24 0,40 21,7 3,26 0,27 9,0
Ризоагрин 2,20 3,60 19,6 3,45 0,46 15,4
Экстрасол 2,39 0,55 22,9 3,52 0,53 17,7
NзoP6oK6o — фон 2,14 0,30 16,3 3,69 0,70 23,4
Фон + флавобактерин 2,29 0,45 24,5 3,40 0,41 13,7
Фон + азоризин 2,42 0,58 31,5 3,55 0,56 18,7
Фон + ризоагрин 2,65 0,81 44,0 4,02 1,03 34,4
Фон + экстрасол 2,44 0,60 32,6 3,36 0,37 12,4
НСР05 0,24 0,30
Выводы
1. Использование препаратов диазо-трофных бактерий как отдельно, так и совместно с минеральными удобрениями способствует более активному развитию ассимиляционной поверхности пшеницы, также увеличивается чистая продуктивность фотосинтеза, фотосинтетический потенциал, коэффициент использования солнечной энергии и вклад листьев в урожайность яровой пшеницы, особенно на фоне минеральных удобрений в более увлажненные годы.
2. Повышение урожайности яровой пшеницы при использовании несимбиоти-ческих диазотрофов достоверно. Наи-
Ключевые слова: Донецкий кряж, энергия, оценка, эффективность, технологии, сельскохозяйственные культуры, агроценозы, анализ, бобовые травы, сады, почвы, агротехника.
большие прибавки отмечены при использовании экстрасола в чистом виде и ризо-агрина на фоне минеральных удобрений.
Библиографический список
1. Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай / А.А. Завалин. — М.: Изд-во ВНИИА, 2005. — 302 с.
2. Биопрепараты в сельском хозяйстве / под ред. И.А. Тихонович, Ю.В. Кругло-ва. М.: Изд-во Россельхозакадемия, ГНУ ВНИИСХМ, 2005. — 154 с.
3. Царева Л.Е. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур / Л.Е. Царева, Ф.М. Стрижова. — Барнаул: Изд-во АГАУ, 2004. — 36 с.
Введение
Как известно, ранее для оценки продуктивности агроценозов применялись стоимостные показатели, но такой подход в настоящее время теряет всякий смысл,
+ + +
УДК 631.96 М.В. Орешкин
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОЦЕНОЗОВ В УСЛОВИЯХ ДОНЕЦКОГО КРЯЖА
так как нет установившихся цен на затратные показатели и получаемую продукцию. Поэтому более надежной будет оценка технологических мероприятий в энергетических критериях, что позволяет более объективно и надежно анализировать производительную функцию агро-сферы в целом.
Анализ данных литературы как отечественных авторов, так и зарубежных со всей очевидностью показал, что методы учета продуктивности звеньев чистого и занятых паров — сложный и многосторонний вопрос [1-3]. Для оценки продуктивности звеньев чистого пара с одной или двумя озимыми пшеницами можно просто пользоваться количеством полученного в них зерна. Но для оценки, например, продуктивности звеньев занятых паров этого будет недостаточно, так как кроме зерна озимой пшеницы необходимо учитывать и продуктивность парозанимающих культур [4]. Для оценки биологической работы посевов по формированию урожая, аккумулированию в нем энергии солнечной радиации получаемую продукцию необходимо привести к сравнительным эквивалентам [5]. Продуктивность различных культур в большинстве случаев оценивается в кормовых единицах или по выходу белка с гектара [6]. Суммируя выход кормовых единиц возделываемых культур, можно дать оценку звену севооборота. Однако она не характеризует звено севооборота с точки зрения запаса растениями солнечной энергии и характера ее использования в течение длительного периода [7]. Поэтому кроме кормовой единицы при оценке сельскохозяйственной продукции применяются и другие, общеизвестные единицы измерения: чистая энергия Армсби, крахмальный эквивалент Кельнера, скандинавская кормовая единица, энергетическая кормовая единица, зерновая единица и другие [8].
Постановка проблемы
Если учесть, что перечисленные единицы являются условными, то становится ясным — несколько усложняется задача сравнения получаемой с полей продукции. Таким образом, существует проблема по достоверной оценке производительной функции агроценозов. Именно эта проблема рассматривается в работе, которая служит обобщением исследований, проводившихся в 1980-2007 гг. в условиях Донецкого кряжа и его отрогов в Ростовской и Луганской областях.
Объекты и методы
Объектами исследований явились агро-ценозы культурных растений Донецкого кряжа на территории Украины и России. Метод исследований — биоэнергетический анализ. Используя в качестве эквивалента энергетические показатели, можно выявить соответствующие затраты на всех этапах производства сельскохозяйственной продукции и сравнить энергетическую эффективность различных систем земледелия и технологий выращивания полевых культур. Наиболее объективным показателем эффективности возделывания той или иной культуры являются затраты совокупной энергии, которые складываются из затрат энергии энергоносителей, а также затрат овеществленной энергии, то есть энергии, израсходованной на изготовление машин, орудий и других материалов, используемых в процессе возделывания культуры, и затрат, энергии труда человека, используемой непосредственно при выращивании.
Изложение основного материала
Многолетние наблюдения показали, что использование многолетних бобовых трав в качестве парозанимающих культур имеет большое значение в повышении продуктивности агроценозов. Урожайность озимой пшеницы по лучшим парам лишь немногим (на 2-6%) уступает продуктивности по чистому пару, но парозанимающие культуры увеличивают выход продукции с одной и той же площади севооборота на 66-77%. В связи с уменьшением числа технологических операций (на 5-7) при выращивании озимой пшеницы по занятым парам сокращается расход горюче-смазочных материалов. Использование яровых парозанимающих (злакобобовая смесь, кукуруза) в сравнении с эспарцетом и чистым паром показало, что звено севооборота с эспарцетовым паром имеет преимущество перед другими видами паров.
Способы обработки почвы существенного влияния на продуктивность звена севооборота не оказали. Следует отметить, что суммарный выход продукции за два года в звеньях севооборота с занятыми парами был выше, чем с чистым паром, так как в год парования на чистом пару мы продукции не получаем. В условиях Ростовской области многолетние бобовые травы и озимая вайда красильная, выращиваемые в занятом пару, имеют основное преимущество перед яровыми паро-
занимающими культурами — формирование урожая этих культур в меньшей степени зависит от осадков весенне-летнего периода. Как следует из таблицы, при выращивании озимой пшеницы по чистому пару совокупные затраты энергии составили 19051,4 МДж/га, что на 503,85907,0 больше, чем по занятым парам. Причем совокупные затраты по пару, занятому кукурузой, были практически на одном уровне с контролем — всего на 503,8 МДж/га меньше.
Наименьшие затраты совокупной энергии выращивания озимой пшеницы нами отмечены на парах, занятых эспарцетом (13144 МДж/га) и донником (13249 МДж/га). Необходимо отметить, что максимальные затраты совокупной энергии приходятся на машины, сельхозо-рудия и горюче-смазочные материалы. Согласно технологическим картам при выращивании озимой пшеницы по чистому пару и занятому кукурузой расход горюче-смазочных материалов, соответственно, составил 225,2 и 211,0 л/га, что на 34,8-38,2% больше, чем по парам, занятым эспарцетом, донником и вайдой красильной. Это объясняется тем, что при подготовке почвы и содержании чистого пара, а также при выращивании кукурузы в занятом пару проводили соответственно 14 и 19 технологических операций. Применение плоскорезной обработки почвы обеспечило уменьшение затрат совокупной энергии по сравнению с отвальной обработкой по всем вариантам опыта на 1006,8-2515 мДж/га. Это объясняется тем, что при плоскорезной обработке расход горюче-смазочных материалов на 1 га был на 3,2-23,6 л/га меньше, чем при отвальной обработке почвы. Наибольшая экономия горюче-смазочных материалов нами отмечена при замене отвальной обработки плоскорезной в чистом
Совокупные затраты энергии при по чистому и занятым парам при отвальной
пару — на 23,6 л/га. Следовательно, плоскорезную обработку почвы в условиях Ростовской области можно считать энергосберегающей. Аналогичны варианты занятого пара, особенно занятые эспарцетом, донником и вайдой красильной.
Для более полного анализа энергетических затрат необходимо определить коэффициент энергетической эффективности, который представляет отношение биологической энергии урожая к затраченной технической энергии (рис. 1, 2).
Можно считать, что максимальный выход энергии обеспечили варианты паров, занятых эспарцетом: 123302 МДж/га при отвальной обработке и 121533 МДж/га при плоскорезной; донником: 127460 МДж/га при отвальной обработке и 121078 МДж/га при плоскорезной; вайдой красильной: 125507 МДж/га при отвальной обработке и 124352 МДж/га при плоскорезной. Таким образом, наибольшая энергетическая эффективность достигалась при выращивании озимой пшеницы по парам, занятым эспарцетом, донником и вайдой красильной, и наименьшая — при размещении озимой пшеницы по чистому пару. При выращивании озимой пшеницы по чистому пару коэффициент энергетической эффективности в среднем за 7 лет был минимальным — 4,57, а по парам, занятым эспарцетом, донником и вайдой красильной, — максимальным — 9,10-9,62, так как небольшое увеличение затрат технической энергии на выращивание культур сопровождалось заметным (на 40640-45372 МДж/га) повышением энергоемкости в дополнительной продукции с этих паров. Пары, занятые злако-бобовой смесью и кукурузой, энергетическую эффективность имели лучшую, чем чистый пар, но они значительно уступали парам, занятым эспарцетом, донником и вайдой красильной.
Таблица
выращивании озимой пшеницы
обработке почвы, МДж/га (1985-1991 г.)
Показатели Виды паров
чистый (контроль) занятый
эспарцетом донником вайдой красильной злако-бобо-вой смесью кукурузой
Совокупные затраты — всего: 19051,4 13144,4 13249,2 13788,4 14764,6 18547,6
в т.ч. машины, орудия 7082,2 5771,3 5790,4 5976,4 6123,4 7553,7
механизаторы 18,6 10,7 11,0 9,1 10,8 14,1
Горюче-смазочные материалы 11890,6 7323,4 7407,8 7766,9 8606,4 11140,8
Электроэнергия 60,0 39,0 40,0 36,0 24,0 39,0
Рис. 1. Эффективность затрат энергии (коэффициент энергоэффективности за 7 лет) при выращивании озимой пшеницы по различным видам пара при отвальной обработке почвы,
МДж/га
Занятый кукурузой
Занятый злако-бобовой смесью
Занятый вайдой красильной
Занятый донником
Занятый эспарцетом
Чистый (контроль)
0 2 4 6 8 10 12
Рис. 2. Эффективность затрат энергии (коэффициент энергоэффективности за 7 лет) при выращивании озимой пшеницы по различным видам пара при плоскорезной обработке почвы,
МДж/га
Занятый кукурузой
Занятый злако-бобовой смесью
Занятый вайдой красильной
Занятый донником
Занятый эспарцетом
Чистый (контроль)
10
12
Однако учёт энергии агроценоза должен быть максимально полным, а этого нельзя добиться без учёта энергии, накопленной в почве, поскольку общеизвестно, что плодородие почв и обильность плодоношения сельскохозяйственных
культур в большей степени зависит от количества энергии, накопленной именно в почве. В равной степени это относится и к плодовым культурам, образующим садо-
вые агроценозы, что исследовались в Луганской области. В зависимости от способа возделывания, то есть от способа содержания почвы, в садовом агроценозе по-разному будут протекать и процессы энергонакопления и расходования энергии. Энергетический анализ способов содержания сада показал, что если принять содержание сада по способу черного пара на 100%, то черный пар с внесением
20 т/га навоза увеличивает расход антропогенной энергии, равен 108%, то же самое с внесением ^^^^ увеличивается расход энергии на 141%, черезрядное за-дернение — расход энергии 93% от контроля, сидеральный пар — 113%, сплошное задернение — 49%, внесение лигнина — 20 т/га — 128%, черный пар и щелева-ние — 111%, задернение в ряду — 112%.
Не менее интересны сравнительные данные, полученные при сравнении изменения содержания энергии почвы за 10 лет (рис. 3).
Заключение
Сообщества культурных растений — аг-роценозы — являются искусственно созданными человеком биологическими системами, существование которых в большей степени зависит от воздействия земледельца. Интенсификация растениеводства теснейшим образом связана с производственной деятельностью человека, направленной на максимальную утилизацию солнечной энергии для формирования урожая и повышения плодородия почвы при одновременной минимализации затрат невосполнимых ресурсов и энергии на каждую дополнительную единицу продукции. Именно поэтому важную роль при оценке реальной ситуации развития современного сельского хозяйства играет энергетический анализ.
В условиях Ростовской области пары, занятые эспарцетом, донником и вайдой красильной, являются лучшими предшест-
венниками, так как урожайность озимой пшеницы по этим парам снижается незначительно, но продуктивность звена севооборота увеличивается на 35-45 ц/га кормовых единиц. Звенья севооборота с эспарцетом и донником в сумме за два года имели максимальную продуктивность в кормовых единицах — 91,1-102,0 ц/га, а звено севооборота с чистым паром — максимальную зерновую продуктивность — 40,4 ц/га. При размещении озимой пшеницы по чистому пару коэффициент энергетической эффективности в среднем был минимальным — 4,57, а по парам, занятым эспарцетом, донником и вайдой красильной, — максимальным — 9,10-9,62, так как небольшое увеличение технической энергии на выращивание этих парозанимающих культур сопровождалось заметным (на 40640-45372 МДж/га) повышением энергоемкости в дополнительной продукции с этих паров. Таким образом, используя важнейший интегральный показатель плодородия почв — содержание в них энергии — видно, как происходят колебания энергетического баланса почвы в период весна — осень, так и определённо наблюдается истощение энергетического потенциала почвы за период её интенсивного использования при возделывании садов. Соответственно, возникает необходимость в выборе и создании энергонако-пляющих технологий не только для садовых агроценозов, но агроценозов полевых культур.
Внесение лигнина 20 т/га
Сплошное задернение с мульчированием в ряду
Сидеральный пар
Черезрядное задернение междурядий
Черный пар + NPK в расчете на среднее содержание
Черный пар +20 т/га навоза + N90P90K90 Черный пар +20 т/га навоза Черный пар
ч\\\\\\\\\\\\\\У
ХЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧ1
''/////////////////Л
...............^...........
'////////////////////////У/Л
ш
чЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧ
'////////////////Л
'///////
ч\\\\\\\\\\\\\\\М
я
пРяд2 □ Ряд1
100 200 300 400 500 600
0
Рис. 3. Изменение содержания энергии в почве за 10 лет в слое 0-20 см, млн ккал/га в зависимости от способов содержания междурядий (ряд 1 — 1980-е годы, ряд 2 — 1990-е годы)
Библиографический список
1. Маркин Б.К. Энергетическая оценка интенсивной технологии возделывания озимой пшеницы / Б.К. Маркин, А.Н. Соснин // Земледелие. — 1999. — № 3. — С. 26-27.
2. Kudrna Karel. Zemledelste soustavy. Steitni Zemledelste nak Ladatelstvi. — Praha, 1979. — 676 s.
3. Медведовський О.К. Ресурсо- та енергозберiгаючi технологи як прискорювачi Ытенсиф^ацп землеробства / О.К. Медведовський // Вкник с.-г. науки. — 1985. — № 1. — С. 1-8.
4. Энергетическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур / В.В. Коринец, А.Ф. Козловцев, З.Н. Козенко и др. — Волгоград: ВСХИ, 1985. — 32 с.
5. Орешкин М.В. Основы биоэнергетического анализа / М.В. Орешкин, Ю.И. Усатенко, В.М. Брагин. — Луганск: Эльтон-2, 2008. — 47 с.
6. Пенчуков В.М. Чистые и занятые пары / В.М. Пенчуков. — Ставрополь: Ставропольское кн. изд-во, 1986. — 158 с.
7. Горбачева О.Ю. Бюенергетична ощнка ^рунтозахисноУ технологи вирощу-вання стьськогосподарських культур в умовах степовоУ зони УРСР / О.Ю. Горбачева, М.В. Орешюн / / Вкник с.-г. науки. — 1988. — № 9. — С. 28-33.
8. Зеленский Н.А. Экологические основы повышения плодородия почв в условиях бассейна реки Дон: монография / Н.А. Зеленский, М.В. Орешкин. — Луганск: ООО «Рекламно-издательский центр «Русь»», 2008. — 138 с.
+ + +
