Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

Чемерис М.С. 1
1 ФГБОУ «Новосибирский государственный аграрный университет»
Проведены биоэнергетическая и эколого-экономическая оценки почвенной утилизации осадков сточных вод в качестве удобрения. Биоэнергетическая эффективность применения ОСВ в качестве удобрения при одноразовом их внесении рассчитывалась по совокупным затратам энергоресурсов на возделывание и накопление потенциальной энергии в урожае основной продукции. Определены расчётные коэффициенты энергетической эффективности при одноразовом применении осадков сточных вод в дозе 12т/га. При однократном внесении осадков сточных вод в дозе 12 т/га установлено, что они являются высокоэнергетическим перспективным удобрением. Энергия накопления в прибавке урожая при одноразовом внесении осадков сточных вод обеспечила наибольшее увеличение коэффициента энергетической эффективности на третий год последействия. Результаты расчетов показали высокую экономическую эффективность ОСВ и минеральных удобрений как дополнительных затрат. Оптимальные экономические условия и высокая окупаемость получены при выращивании яровой пшеницы при дозе 20 т/га ОСВ, кукурузы - 40 т/га ОСВ. При этих дозах получена наибольшая рентабельность и окупаемость.
рентабельность
окупаемость
коэффициент энергетической эффективности
энергетические затраты
энергия накопления в прибавке урожая
осадки сточных вод
экология
1. Булаткин Г.А., Ларионов В.В. Энергетическая эффективность земледелия и агросистем: взаимосвязь и противоречия // Агрохимия. –1997. - №3. – С. 63-66.
2. Касатиков В.А., Чемерис М.С., Яшин И.М., Пескарев А.А. Последействие внесения ОСВ и известкования на содержания подвижных форм тяжелых металлов в пахотном слое почвы и их транслокацию в растительную продукцию. Плодородие. – 2012. - № 5. – С. 45-47.
3. Минеев В.Г Агрохимия. – М. Изд-во МГУ, 1990. – 486 с.
4. Незавитин А.Г. Проблемы сельскохозяйственной экологии /А.Г. Незавитин, В.Л. Петухов, А.Н. Власенко и др.– Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. – 255 с.
5. Чемерис М.С., Зубко И.А. Экологическая и биоэнергетическая эффективность применения нетрадиционных удобрений Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. – 2012. – Т. 1, № 22-2. – С. 23-27.
6. Чемерис М.С. Экологическая безопасность применения осадков сточных вод в качестве удобрения при выращивании пшеницы//Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – 2006. - № 6. – С. 34-36.
7. Чемерис М.С. Экологические основы утилизации осадков городских сточных вод диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. – Новосибирск, 2006.
В современных условиях вопросы экологии, охраны окружающей среды неразрывно связаны с экономическими проблемами [4]. При современной экологической ситуации требуется комплексное рассмотрение хозяйственных проблем с учетом охраны окружающей природной среды и в то же время защиты природной среды с учетом требований экономического развития [7].  Идея энергетической оценки агроценозов получила широкое распространение. Только на энергетической основе возможна строгая  количественная оценка трофических связей, расчет коэффициентов использования пищи на рост и определение других показателей [1, 2, 5], характеризующих биологический круговорот и продуктивность экосистемы.  В основе существования и функционирования биогеоценозов  как целостных систем лежат явления переноса энергии и вещества, происходящие как внутри системы, так и между системой и внешней средой. Особенно актуальна постановка этого вопроса в современных сложных экономических условиях, когда необходимо соизмерять затраты энергии с энергией,  получаемой в прибавке урожая.  Мероприятия по применению удобрений в сельском хозяйстве должны быть энергетически эффективны. Экономическая оценка эффективности любого агротехнического при­ема, наряду с энергетической и экологической оценками, является од­ним из главных оценочных параметров. Экономический фактор может стимулировать использование раз­личных видов удобрений, и в частности, осадков сточных вод [6]. Это особенно важно в условиях современного состояния агропромышленного производства, для которо­го характерны неустойчивость финансово-экономического положения сельскохозяйственных товаропроизводителей, недостаточность инвестиционной деятельности, ухудшение материально-технической базы сельского хозяйства [5].

Целью данной работы являлось  биоэнергетическая и эколого-экономическая оценка эффективности применения осадков сточных вод при выращивании сельскохозяйственных культур и выявление  последействия ОСВ на почвенно-биотический комплекс, позволяющие  экологически безопасно управлять продукционным процессом.

Объекты и методы исследований

В исследованиях использовали методы, принятые в опытах по растениеводству, земледелию, почвоведению и агрохимии [3]. Дозы внесения ОСВ и минеральных удобрений подбирали таким образом, чтобы не допустить загрязнения почвы тяжелыми металлами и поддерживать бездефицитный баланса гумуса. Осадки сточных вод вносили в дозах 20 и 40 т/га. Возделывали яровую пшеницу сорта Новосибирская 22, кукурузу и картофель. Размер опытных делянок 4,375 м2 (3,5 × 1,25м) Повторность опытов 6-кратная, размещение вариантов рендомизированное, методом латинского прямоугольника.

Затраты совокупной энергии рассчитывались по технологическим картам  возделывания овощных культур.

Математическая обработка результатов исследований проведена использованием пакетов прикладных программ для статической обработки «Statistika 6.0».

Результаты исследований и их обсуждение

Биоэнергетическая эффективность применения ОСВ в качестве удобрения  при одноразовом их внесении рассчитывалась по совокупным затратам энергоресурсов на возделывание  и накопление потенциальной энергии в урожае основной продукции [1]. Количество энергии, накопленной в основной сельскохозяйственной продукции и полученной от применения удобрений, определялось по формуле

Vf   ═ Уп Ri l × 100 МДж/га

где Vf  - содержание энергии в основной продукции; Уп - прибавка урожая основной продукции от удобрений, ц/га, Ri - коэффициент перевода единицы  сельскохозяйственной продукции в сухое вещество; l - содержание общей энергии в 1 кг сухого вещества основной продукции, МДж; 100 - коэффициент перевода центнеров  в килограммы.

Энергетическая эффективность (энергоотдача или биоэнергетический КПД) применения осадков сточных вод определялась по формуле [6]:

η = Vf / A0,

где η - энергетическая эффективность, ед.; Vf  - количество энергии, полученной в прибавке основной продукции от удобрений,  МДж; A0 - энергозатраты на применение удобрений, МДж.

Расчёты энергетической эффективности использования ОСВ в качестве удобрения при возделывании сельскохозяйственных культур на серых лесных почвах (табл. 1) показывают, что хотя  энергозатраты известкованного ОСВ выше на 3380 МДж/га неизвесткованного, однако за счёт увеличения суммарной энергии накопления в урожае до 39162 МДж/га по сравнению с вариантом ОСВ - 25254 МДж/га энергетические коэффициенты этих вариантов оказались почти одинаковыми и очень высокими (η осв - 4,21, η  осв+известь -  4,18).

Таблица 1

Биоэнергетическая оценка применения ОСВ

 

 

Вариант

Энергия накопления в прибавке урожая, МДж/га

Суммарная энергия, МДж/га

Энергозатраты,

МДж/га

Энергетический

коэффициент,

ед

1 год

3год

7 год

 

ОСВ

 

8052

 

12810

 

4392

 

25254

 

6000

 

4,21

 

ОСВ +

известь

 

12810

 

16104

 

10248

 

39162

 

9380

 

4,18

Энергия накопления в прибавке урожая при одноразовом внесении осадков сточных вод обеспечила наибольшее увеличение коэффициента энергетической эффективности на третий год последействия  как в варианте с ОСВ (η =2,14), так и ОСВ+известь(η = 2,6). На восьмой год последствия, энергетический коэффициент остаётся положительным только варианте ОСВ+ известь (η = 1,7), что говорит о более продолжительном влиянии на агросистему известкованного осадка сточных вод.

 При расчёте энергетической эффективности использования ОСВ следует также учитывать затраты на обслуживание карт организациями водоканала. По различным источникам, в денежном эквиваленте они достаточно высокие. Кроме того, гидроотвалы ОСВ наносят неоценимо больший вред окружающей природной среде. А если учесть затраты на работы связанные с рекультивацией, то использовать ОСВ в сельском хозяйстве достаточно выгодно.

Экономи­ческая оценка применения осадков сточных вод позволяет объективно определить оптимальные дозы их внесения на разных типах почв при выращивании различных сельскохозяйственных культур.

Для объективной сравнительной оценки эффективности рассматриваемых удобрений натуральные пока­затели продуктивности кукурузы выражены в зерновых единицах (эквивалентах) через принятые коэффициенты (для зеленой массы кукурузы - 0,17).

Совокупные затраты по вариантам при выращивании яровой пшеницы возросли по сравнению с контролем на 37,9-74,5 %, кукурузы - на 33,0-70,3 %, однако при этом совокупный чистый доход увеличился соответственно в 2,5-3,4 и 2,2-4,1 раза.

Рентабельность производства зерна яровой пшеницы без применения удобрений составила 44,5 %, кукурузы - 33,8 %; с применением удобрений соответственно 81,3-109,3 и 55,-80,9 %. Рентабельность дополните­льных затрат, связанных с использованием удобрений, составила по яровой пшенице 161,8-250,8, кукурузе - 103,1-148,0 %. Следовательно, на 1 руб. совокупных затрат, связанных с применением удобрений, по­лучено по яровой пшенице 0,81-1,09 руб. чистого дохода, кукурузе - 0,55-0,81 руб. Чистый доход без удобрений соответственно 0,44 и 0,34 руб. на 1руб. затрат. Себестоимость производства зерна яровой пшеницы при внесении удобрений по вариантам снизилась на 20,4-27,5 %.

Результаты расчетов показали высокую экономическую эффектив­ность ОСВ и минеральных удобрений как дополнительных затрат. При выращивании яровой пшеницы чистый доход на 1 руб. затрат составил 1,62 - 2,51 руб., кукурузы - 1,03-1,48 руб.

Из всех вариантов наиболее эффективны варианты с внесением ОСВ по 20 и 40 т/га. Экономически целесообразно при выращивании яровой пшеницы вно­сить ОСВ 20 т/га, кукурузы - 40 т/га. При этих дозах получены самые высокие рентабельность и окупаемость как совокупных, так и дополнительных затрат. Себестоимость зерна и зеленой массы кукурузы при использова­нии в качестве удобрения ОСВ существенно снижается.

В вариантах, где вносили ОСВ, в общую сумму затрат включили и расчетную стоимость осадков, основанную на дого­ворных закупочных ценах минеральных удобрений (аммиачная селитра, простой суперфосфат и хлористый калий), равную 24 тыс. руб. за 1 т удобрений в действующем веществе.

Все затраты по применению ОСВ брались по фактическим издержкам.    Расценки    на   погрузку,    транспортировку,    внесение    ОСВ использовались среднестатистические, сложившиеся в условиях Новосибирской области в 2001 г. Расходы, связанные с внесением извести и минеральных удобрений, складывались из стоимости их приобретения и расходов на внесение.

Окупаемость 1 руб. затрат, связанных с применением ОСВ, определялась путем деления стоимости дополнительной продукции на дополнительные производственные издержки. Чистый дополнительный доход определялся вычитанием из стоимости дополнительной продукции дополнительных производственных затрат.

Рентабельность использования ОСВ определялась делением чистого дополнительного дохода на дополнительные производственные затраты и выражалась в процентах.

Оптимальные экономические условия создаются при совместном внесении безреагентных осадков сточных вод, где и получена максимальная окупаемость. Высокая окупаемость получена в варианте с безреагентным осадком сточных вод при дозе 20 т/га, что свидетельствует о преимуществе по действию на урожай данного ви­да осадков.

Исходя из своих финансовых возможностей, на основании роста уро­жайности и размера дополнительной продукции в натуральном и стои­мостном выражениях в расчете на 1 га и на 1 руб. затрат, связанных с применением ОСВ, снижения себестоимости и экономии производстве­нных затрат, чистого дохода в расчете на 1 га и на 1 руб. затрат, оку­паемости затрат и рентабельности производства товаропроизводители могут определиться с объемами и масштабами применения ОСВ и целе­сообразностью вложений в них при выращивании конкретных сельско­хозяйственных культур.

Выводы

  1. Выявлены положительные энергетические коэффициенты как варианте с ОСВ (η осв - 4,21), так в варианте ОСВ+известь (η осв+известь - 4,18). Это говорит о том, что энергия, затраченная на производство продукции, полностью перекрывается энергией, полученной с урожаем.
  2. При однократном внесении осадков сточных вод в дозе 12 т/га  установлено, что они являются высокоэнергетическим перспективным удобрением. Энергия накопления в прибавке урожая при одноразовом внесении осадков сточных вод обеспечила наибольшее увеличение коэффициента энергетической эффективности на третий год последействия  как в варианте с ОСВ (η =2,14), так и ОСВ+известь (η = 2,6).
  3. Оптимальные экономические условия и высокая окупаемость получены при выращивании яровой пшеницы при дозе 20 т/га ОСВ, кукурузы - 40 т/га ОСВ. При этих дозах получена наибольшая рентабельность и окупаемость. При выращивании яровой пшеницы чистый доход на 1 руб. затрат составил 1,62-2,51 руб., кукурузы - 1,03-1,48 руб., себестоимость зерна и зеленой массы кукурузы существенно снижается.    

Рецензенты:

Наплекова Н.Н., д.б.н., профессор кафедры агроэкологии ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г. Новосибирск;

Петухов В.Л., д.б.н., профессор кафедры ветеринарной генетики ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г. Новосибирск.


Библиографическая ссылка

Чемерис М.С. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=17386 (дата обращения: 19.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074