Сравнительная оценка биоэнергетической эффективности почвенного пути утилизации активного ила

Сравнительная оценка биоэнергетической эффективности почвенного пути утилизации активного ила

Сравнительная оценка биоэнергетической эффективности почвенного пути утилизации активного ила

Сюняев Х.Х., Слипец А.А.

Интенсивные технологи возделывания сельскохозяйственных культур предполагают высокое энергопотребление, связанное с широким использованием в них синтетических пестицидов и минеральных удобрений. В связи с ростом цен на энергоресурсы стали дорогостоящими все агрохимикаты, используемые в интенсивных системах земледелия. Поэтому поиск более энергосберегающих ресурсов для агротехнологий становится одной из актуальной современной проблемой [1].

Известно также о том, что в условиях глобальной урбанизации накопились огромные массы активного ила очистных сооружений канализаций городов. Активный ил (АИ) имеет очень сложный микробиологический и полиэлементный состав, что предопределил преимущественно его почвенный путь утилизации в качестве удобрения сельскохозяйственных культур. В настоящее время для многих культур установлены экологически безопасные дозы применения активного ила [2]. Однако в научной литературе не имеется сведений о биоэнергетической эффективности почвенного пути утилизации АИ по сравнению с минеральными удобрениями [3].

Целью нашей работы являлось проведение сравнительной оценки биоэнергетической эффективности почвенного пути утилизации активного ила относительно минеральных удобрений при возделывании ячменя.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1.установление энергетических затрат при возделывании ячменя с применением активного ила и минеральных удобрений;

2.определение энергосодержания в хозяйственном урожае ячменя;

.расчеты коэффициента биоэнергетической эффективности возделывания ячменя в условиях применения активного ила и минеральных удобрений.

Для расчета энергетических затрат на технологию возделывания ячменя использовали технологические карты, составленные без применения удобрений, с внесением минеральных удобрений в дозе N60 P30 K60 и активного ила в дозе 10 т/га по сухому веществу в условиях дерново-подзолистых супесчаных почв Опытного поля Калужского филиала РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева.

Для перевода технологических операций (прямых и косвенных) в энергоединицы, определения содержания энергии в урожае и расчета коэффициента биоэнергетической эффективности использовали справочный материал и соответствующие формулы, представленные детально в работе [1].

Коэффициент энергетической эффективности возделывания ячменя определяли как отношение энергосодержания урожая ячменя (МДж/га) к суммарным энергозатратам (прямым и косвенным) на производство ячменя (МДж/га).

К прямым энергозатратам относятся энергоресурсы, затраты труда, расходы горючего и смазочных материалов, затраты электроэнергии. К косвенным относятся энергозатраты на изготовление, хранение и транспортировку средств производства (тракторов, с/х машин, минеральных удобрений и др.).

Основные результаты расчетов представлены в таблицах 1, 2, 3, 4 и на рисунках 1, 2

1.Энергетические затраты на возделывание ячменя без применения удобрений (контроль)

ячмень биоэнергетический активный ил

№ п/пТехнологические процессыЭнергозатраты прямые косвенныесуммарныеМДж/га%МДж/га%МДж/га%1Основная обработка почвы357637,7258427,0616032,32Предпосевная обработка 251026,4219623,0470624,73Подготовка семян к посеву и посев 216322,8371438,7587730,84Уборка и послеуборочная доработка урожая124513,1108511,3233012,2Итого9494100957910019073100

Как видно из таблицы 1, суммарные энергетические затраты на возделывание ячменя без применения удобрений составляют 19073 МДж/га, в том числе 50% приходится на прямые и 50% на косвенные затраты. Среди прямых затрат наибольшую долю (37,7%) составляет основная обработка почвы, наименьшую долю (13,1%) - уборка и послеуборочная доработка урожая. Наибольшие косвенные затраты приходятся также на подготовку семян к посеву и посев (38,7%), а наименьшие - на уборку и послеуборочную доработку урожая. Суммарные энергозатраты на основную обработку почвы составляют наибольшую величину - 32,3%, а уборка и послеуборочная доработка урожая - наименьшую величину - 12,2%.

. Энергетические затраты на возделывание ячменя при применении минеральных удобрений

№ п/пТехнологические процессыЭнергозатраты прямые косвенныесуммарныеМДж/га%МДж/га%МДж/га%1Производство и транспортировка минеральных удобрений10648,6627134,6733524,12Основная обработка почвы375830,2273415,1649221,23Предпосевная обработка с внесением минеральных удобрений283422,8305416,9588819,34Подготовка семян к посеву и посев 216317,4371420,5587719,25Уборка и послеуборочная доработка урожая262321,0234112,9496416,2Итого124421001811410030556100

. Энергетические затраты на возделывание ячменя в условиях применения АИ

№ п/пТехнологические процессыЭнергозатраты прямые косвенныесуммарныеМДж/га%МДж/га%МДж/га%1Биологическая очистка сточных вод188111,1311517,4499614,32Основная обработка почвы с внесением АИ645937,9499427,91145232,83Предпосевная обработка 251014,8219612,3470613,54Подготовка семян к посеву и посев 216312,7371420,7587716,85Уборка и послеуборочная доработка урожая398723,5389221,7787922,6Итого169991001791110034910100

Данные таблицы 3 показывают, что суммарная энергозатрата на технологию возделывания ячменя с применением АИ составляет 34910 МДж/га. В структуре суммарных затрат превалирует энергозатарты на основную обработку почвы с внесением АИ - 11452 МДж/га или 32,8%. Прямые энергозатраты составляют 16999 МДж/га, а косвенные - 17911 МДж/га.

Рис. 1. Суммарные энергетические расходы на основные технологические операции при возделывании ячменя по различным системам удобрений

Анализ графиков рисунка 1 свидетельствуют о том, что суммарные энергозатраты на основные технологические операции в условиях применения АИ наиболее максимальны, а без применения удобрении они минимальны.

Рис. 2. Энергосодержание урожая ячменя, МДж/га

Как видно из диаграммы рисунка 2, наибольшее энергосодержание приходится на урожай ячменя, выращенной с применением АИ в дозе 10 т/га по СВ. наименьшее энергосодержание отмечается в урожае ячменя при возделывании без применения удобрений.

. Энергетическая эффективность производства ячменя

№ п/пПоказателиконтроль (без удобрений)с применением минеральных удобрений N60P30K60с применением АИ, 10т/га1Урожайность ячменя, ц/га1728402Энергосодержание урожая, МДж/га2220236568552403Суммарные энергозатраты на всю технологию, МДж/га1907330556349104Коэффициент энергетической эффективности1,161,201,58

Согласно представленных в таблице 4 данных, можно отметить о том, что внесение АИ в дерново-подзолистую супесчаную почву при возделывании ячменя дает наибольшую урожайность (40 ц/га), высокое энергосодержание в урожае (55240 МДж/га), наибольшие суммарные энергозатраты на всю технологию (34910 МДж/га) и самый высокий коэффициент энергетической эффективности.

Список литературы

1.Пупонин А.И., Захаренко А.В. Оценка энергетической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур в системе земледелия. Учебно-методическое пособие. М.: Изд-во МСХА, 1998. - 130 с.

2.Сюняев Х.Х., Слипец А.А., Тютюнькова М.В. Технология и экономика почвенного пути утилизации осадков сточных вод с иловых площадок. Сборник научных трудов. Естествознание и гуманизм. Том 2, № 4/под редакцией Н.Н. Ильинских. - Томск: СибГМУ, 2005 - с. 41-43.

.Сюняев Х.Х.. Слипец А.А., Колонькова А.А. Биоэнергетическая эффективность возделывания ячменя в условиях применения осадков сточных вод. Сборник научных трудов. Естествознание и гуманизм. Том 3, № 1 / Под ред. Н.Н. Ильинских.- Томск: СибГМУ, 2006 - с. 110 - 112.