geolike.ru

Биоэнергетическая эффективность утилизации активного ила

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;

3. 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

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

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%.

Таблица 2. Энергетические затраты на возделывание ячменя при применении минеральных удобрений

Анализ данных таблицы 2 позволяет заключить о том, что суммарные энергозатраты на производство и транспортировку минеральных удобрений составляют наибольшую относительную долю 24,1%, а на уборку и послеуборочную доработку урожая наименьшую – 16,2%. В целом отметим, что суммарные энергозатраты по отдельным технологическим процессам не так резко отличаются. Косвенные превышают прямые энергозатраты на 5672 МДж/га. Общие суммарные энергозатраты на всю технологию возделывания ячменя с внесением минеральных удобрений составляет 30556 МДж/га.

Таблица 3. Энергетические затраты на возделывание ячменя в условиях применения АИ

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.

Таблица 4. Энергетическая эффективность производства ячменя

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.