Одним из определяющих факторов в повышении плодородия почвы и в получении высококачественной экологически чистой продукции сельского хозяйства является комплексный и научный подход к разработке системы земледелия, основанный на агробиологических принципах природопользования как важнейшего фактора энергоресурсосбережения.
В современных условиях любое решение по вопросам земледелия, не имеющее под собой научного обоснования, отрицательно сказывается на производственных и экономических показателях сельских производителей и влияет в целом на состояние экономики государства.
По словам К. А. Тимирязева, «ни в одной другой деятельности не требуется взвешивать столько разнообразных условий успеха, нигде не требуется таких многосторонних сведений, нигде увлечение односторонней точкой зрения не может привести к такой крупной неудаче, как в земледелии».
В сегодняшних рыночных условиях, при не эквивалентных ценах на промышленную и сельскохозяйственную продукцию, возникает настоятельная необходимость поиска ресурсосберегающих, экологически безопасных приемов и технологий выращивания сельскохозяйственных культур за счет системного и грамотного использования биологического потенциала всех составляющих факторов с учетом своей почвенно-климатической зоны и спецификой своих ресурсов.
«Очевидно, что в разных почвенно-климатических зонах и для различных культур набор и иерархия лимитирующих факторов различны. Однако именно в их выявлении и устранении – новый смысл создания региональных систем растениеводства» [2].
В этой связи разработка эффективных приемов биологизации для различных видов полевых севооборотов в сочетании с рациональными системами зяблевой обработки почвы и способами посева, в конкретных почвенно-климатических условиях, направленных на сохранение и повышение плодородия, ресурсосбережение и получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур, имеет важное научное и практическое значение.
Исследования проводились в 2003–2014 гг. в многолетнем стационарном полевом опыте кафедры общего земледелия и землеустройства ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА».
Почва опытного участка представлена черноземом выщелоченным, тяжелосуглинистым по гранулометрическому составу. Перед закладкой опыта (2003 г.) почва опытного участка характеризовалась следующими показателями: содержание гумуса в пахотном слое 7,96–8,09 %, рНсол.5,03–5,04, легкогидролизуемого азота 169–191 мг/кг, подвижного фосфора 73–93 мг/кг, обменного калия 117–146 мг/кг. По состоянию на 2013 г. содержание гумуса в среднем по опыту составило 6,5 %, реакция среды кислая (рНсол 4,8–4,9), обеспеченность азотом высокая, фосфором и калием – средняя.
За период исследований (2003–2014 гг.) в опыте использовались районированные в Пензенской области сорта сельскохозяйственных культур: озимая пшеница – Безенчукская 380; ячмень – Харьковский 99, Волгарь; картофель – Удача; яровая пшеница – Л-503, Тулайковская 10, кукуруза – Бемо 181 СВ; вико-овес – смесь вика Орловская (35 %) + овес Аллюр (65 %); донник волосистый – Солнышко, горчица – Рапсодия.
В 2003–2005 гг. в многолетнем стационарном полевом опыте исследования велись в восьмипольном зернопаропропашном севообороте со следующим чередованием культур: чистый пар – озимая пшеница – картофель – яровая пшеница – вико-овес – озимая пшеница – кукуруза – ячмень. С 2006 по 2013 г. севооборот был видоизменен на зернопаротравяной со следующим чередованием культур: чистый пар – озимая пшеница – яровая пшеница – вико-овес + донник – донник 1 г. п. – донник 2 г. п. – озимая пшеница – яровая пшеница. С 2011 года существующий зернопаротравяной севооборот был насыщен промежуточной сидерацией: чистый пар – озимая пшеница + промежуточный сидерат – яровая пшеница – вико-овес + донник – донник 1 г. п. – донник 2 г. п. – озимая пшеница + промежуточный сидерат – яровая пшеница.
Уборку зерновых культур проводили с одновременным измельчением и разбрасыванием соломы. Площадь севооборота – 4,8 га. Площадь одного поля – 0,6 га.
За период исследований (2003–2014 гг.) во всех севооборотах, с учетом биологических особенностей возделываемых культур, изучали дифференцированные по способам и глубине системы обработки почвы и способы посева:
Системы основной обработки почвы:
1 – двухфазная отвальная обработка (контроль);
2 – двухфазная безотвальная обработка;
3 – иинимальная мелкая обработка.
Способы посева:
1 – рядовой посев сеялкой СЗ-3,6 (контроль);
2 – разбросной посев почвообрабатывающим посевным агрегатом Обь-4 ЗТ.
Все наблюдения, анализы и учет проводили по общепринятым методикам.
Погодные условия были характерны для лесостепи Среднего Поволжья и позволили проследить за действием изучаемых факторов в разных условиях [3, 9, 11].
Для получения экологически чистой продукции все исследования проводились в севооборотах без использования минеральных удобрений и химических средств защиты растений от сорняков, вредителей и болезней.
Севооборот в интенсивном земледелии играет санитарную роль. Д. Н. Прянишников отмечал, что с истощением почвы мы можем бороться внесением удобрений, с потерей должного строения – внесением органического вещества и правильной обработкой, а с размножением паразитов сельскохозяйственных растений, имея в виду, вредителей, болезни и сорняки, нельзя справиться без должного севооборота.
Источником поступления органического вещества в почву в изучаемых полевых севооборотах, типичных для хозяйств Пензенской области, являются пожнивные и корневые остатки, солома зерновых культур, возделывание многолетних трав и сидеральных культур (горчица).
В настоящее время не менее важное значение имеет и тот фактор, каких затрат требует культура для получения того или иного урожая, насколько она технологична, насколько технология культуры экологически безопасна, а также другие аспекты биологизации.
Сейчас ситуация в сельском хозяйстве с севооборотами очень острая. «Пока же, как известно, севообороты не нашли, по существу своего должного места в современном агротехническом комплексе» [2].
Грамотные севообороты были, есть и будут главным элементом системы земледелия, особенно при внедрении в производство в настоящее время энергосберегающих приемов и технологий по системам Mini-Till, No-Till и других. По Доспехову Б. А. за счет правильного севооборота урожайность увеличивается до 40 %, а от удобрений – до 45 % [2].
Все более актуальной проблемой с каждым годом становится энергосбережение. Ограниченность энергетических ресурсов, высокая стоимость энергии, негативное влияние на окружающую среду, связанные с её производством, – все эти факторы невольно наводят на мысль, что разумней снижать потребление энергии, нежели постоянно увеличивать её производство, а значит, и количество проблем. Во всем мире уже давно не только постоянно ведется поиск путей уменьшения энергопотребления за счет его рационального использования, но и достаточно эффективно применяется. Решению этой задачи в сельском хозяйстве может способствовать энергетическая оценка технологий производства продукции, позволяющая выбрать наиболее эффективные ресурсосберегающие технологии, отдельные технологические приемы [1].
Энергетическая оценка эффективности возделывания сельскохозяйственных культур заключается в соотношении количества накопленной растительным сообществом энергии с антропогенными затратами и позволяет более объективно и точно проводить это через энергетические эквиваленты, затрачиваемые на производство единицы сельскохозяйственной продукции независимо от ценовой политики. Энергетический подход представляет возможность –количественно определить энергетическую оценку сельскохозяйственной продукции и технологий их возделывания. Он дает возможность количественно определить энергетические затраты и степень их окупаемости при производстве продуктов растениеводства, сравнить агрофитоценозы по расходу затраченной энергии на единицу общей и товарной продукции при различных системах земледелия и ее составляющих. Этот показатель не подменяет, а дополняет общепринятую экономическую оценку (таблица) [6].
Энергетическая эффективность видов севооборотов
|
Показатель |
Вид севооборота |
||
|
Зернопаропропашной севооборот (2003–2005 гг.) |
Зернопаротравяной севооборот (2006–2010 гг.) |
Зернопаротравяной севооборот (2011–2014 гг.) |
|
|
Продуктивность севооборота в зерновых единицах, т/га |
3,40 |
2,18 |
2,55 |
|
Сумма накопленной энергии с урожаем, ГДж/га |
522,96 |
386,04 |
468,20 |
|
Затраты совокупной энергии, ГДж/га |
242,46 |
193,11 |
205,11 |
|
Коэффициент энергетической эффективности |
2,16 |
2,00 |
2,28 |
При биоэнергетической оценке различных полевых севооборотов руководствовались учебным пособием «Биоэнергетическая оценка технологических процессов в растениеводстве» [10]. Результаты исследований показали, что в зернопаропропашном севообороте (2003–2005 гг.) за счет насыщения культурами интенсивного типа (картофель, кукуруза) продуктивность была наибольшей и составила 3,40 т зерновых единиц с гектара. В 2006 году после выведения из структуры посевных площадей пропашных культур продуктивность зернопаротравяного севооборота снизилась и составила 2,18 т зерновых единиц с гектара. В дальнейшем для увеличения продуктивности (2,55 т зерновых единиц с гектара) зернопаротравяного севооборота (2011–2014 гг.) он был насыщен многолетними травами и промежуточной сидерацией [9].
Наибольшие затраты совокупной энергии на гектар севооборотной площади оказались в зернопаропропашном севообороте (242,46 ГДж/га), что объясняется наличием энергоемких пропашных культур. В связи со сложившейся экономической ситуацией многие сельскохозяйственные организации отказались от возделывания затратных пропашных культур и в 2006 г. изучаемый севооборот был насыщен зерновыми культурами. Естественно, что затраты совокупной энергии в таком севообороте сократились и составили 193,11 ГДж/га. С целью поддержания почвенного плодородия в существующий севооборот в 2011 г. была введена промежуточная сидерация, которая несколько увеличила затраты совокупной энергии – 205,11 ГДж/га.
Сравнительная оценка севооборотов показала, что наибольший энергетический коэффициент (2,28) был получен в зернопаротравяном севообороте с промежуточной сидерацией.
В современных условиях обработка почвы остается важнейшим элементом зональных систем земледелия на агроландшафтной основе, обеспечивающим не только регулирование продуктивности пашни, энергетических затрат, но и сохранение почвы от эрозии, повышение ее плодородия, эффективное использование удобрений. На обработку почвы приходится около 40 % энергетических и 25 % трудовых затрат всех полевых работ. Поэтому система обработки почвы наряду с другими показателями должна быть энергосберегающей [1, 5].
Оценка энергетической эффективности различных систем обработки почвы была рассмотрена нами в технологии возделывания яровой пшеницы (рисунок 1).
Рис. 1. Энергетическая эффективность выращивания яровой пшеницы при различных системах основной обработки почвы, ГДж/га
Установлено, что затраты совокупной энергии выращивания яровой пшеницы окупались полностью выходом валовой энергии во всех вариантах, но эффективность их была различная. На рисунке 1 видно, что энергетическая эффективность выращивания яровой пшеницы при применении минимальной мелкой обработки почвы по отношению к вспашке повышается: на 8,9 % сокращаются затраты совокупной энергии, при незначительном уменьшении суммы накопленной энергии. В результате на 7,0 % увеличивается значения коэффициента энергетической эффективности.
Ресурсосберегающие системы основной обработки почвы в полной мере становятся эффективными и реализуемыми только при соблюдении соответствующих агротехнических требований к посеву.
В настоящее время наибольшее распространение получил рядовой посев яровой пшеницы с междурядьями 15 см дисковыми сеялками марки СЗ-3,6. Однако в засушливых районах отмечены положительные результаты посева озимой и яровой пшеницы стерневыми сеялками, где высев семян осуществляет сошник-лапа [4].
Не менее важным вопросом при возделывании яровых хлебов является возможность сокращения сроков проведения всех полевых работ за счет совмещения технологических операций. По исследованиям Самарского НИИСХ, эффективным оказался разбросной способ посева, проводимый с помощью универсального посевного агрегата АУП-18.05. Преимущество разбросного способа посева состоит не только в том, что он дает наилучшее распределение семян по всей площади питания, но и позволяет совместить предпосевную обработку почвы с посевом, улучшить обеспеченность растений продуктами питания и влагой, сократить сроки посева и затраты труда. При использовании сеялки АУП-18.05 для посева яровых зерновых расход топлива сокращается на обработке почвы и посеве более чем в 5 раз, прямые производственные затраты снижаются – в 3–4 раза [7].
Рис. 2. Энергетическая эффективность выращивания яровой пшеницы при различных способах посева, ГДж/га
Расчет энергетической эффективности способов посева яровой пшеницы показал, что наименьшие затраты совокупной энергии были в варианте с разбросным способом посева и составили 12,89 ГДж/га. Наибольший коэффициент энергетической эффективности также был отмечен в варианте с разбросным способом посева и составил 2,76. Увеличение коэффициента энергетической эффективности в этом варианте объясняется сокращением технологических операций, проводимых во время посева комплексным посевным агрегатом (рисунок 2).
Длительное изучение (более 10 лет) различных видов полевых севооборотов, систем обработки почвы и способов посева позволило сделать вывод об энергетической эффективности этих приемов и возможности внедрения их в производство.
Рецензенты:
Смирнов А.А., д.с.-х.н., профессор, директор ГНУ Пензенский НИИСХ Россельхозакадемии, г. Пенза;
Семина С.А., д.с.-х.н., профессор кафедры «Переработка сельскохозяйственной продукции» ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», г. Пенза.
Библиографическая ссылка
Ткачук О.А., Павликова Е.В. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ В ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТАХ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=18807 (дата обращения: 04.10.2024).