канд. техн. наук Акопян А. В., канд. техн. наук Слабунов В. В.

ФГБНУ «Российский научно-исследовательский
институт проблем мелиорации», Россия

Биоэнергетическая оценка эффективности технологий циклического и регулярного орошения

Оптимизационный подход к восстановлению эффективности аграрного производства должен ставить основной целью внедрение современных технических средств и технологий, обеспечивающих гармоничное использование почвенно-климатических и производственных ресурсов для получения конкретных экономических результатов при сохранении почвенного плодородия и эксплуатируемого агроландшафта [1, 2].

Этому требованию отвечает адаптивно-ландшафтная система земледелия, комплексно увязывающая зональные физико-географические особенности, характеристики рельефа и почвенного покрова, потенциальную продуктивность возделываемых культур. Такая система предполагает внедрение технологии циклического орошения [3].

Перспективность данной технологии обоснуем с помощью биоэнергетической оценки эффективности технологии производства сельскохозяйственной продукции в регулярно орошаемом и циклически орошаемом севооборотах [4].

Оптимизация природных и антропогенных потоков энергии, накопление и рациональное их использование при минимализации обработки эродированной почвы является одним из наиболее перспективных направлений, отвечающих требованиям энерго- и ресурсосбережения. Значимость энергетической оценки возникает вследствие диспропорции между энергопотреблением и энергопроизводством, то есть, необходимо определить степень окупаемости энергетических затрат энергией, накопленной в урожае.

Данные по севооборотам, необходимые для проведения биоэнергетической оценки, представлены в таблице 1. Исследования проводились в ЗАО «Нива» Ростовской области (почва – чернозем обыкновенный).

Таблица 1 – Данные по севооборотам

Культура	Оросительная норма, м^3/га	Урожайность, т/га / т корм. ед./га
Регулярно орошаемый севооборот
Картофель	2400	32,5 / 9,75
Капуста	4400	25,2 / 3,28
Морковь	2500	32,2 / 8,37
Яр. ячмень+сидераты	1500	4,50 / 5,09
Кукуруза на зерно	900	2,38 / 3,50
Оз. пшеница	1250	4,80 / 5,71
В среднем за год	2160	16,9 / 5,95
Циклически орошаемый севооборот
Картофель	2400	32,7 / 9,81
Капуста	4400	25,4 / 3,30
Морковь	2500	31,9 / 8,29
Яр. ячмень+сидераты	0	3,60 / 4,06
Кукуруза на зерно	0	2,13 / 3,09
Оз. пшеница	0	3,90 / 4,64
В среднем за год	1550	15,8 / 5,53

Для расчетов нами использована Методика ресурсно-экологической оценки эффективности различных технологий земледелия на биоэнергетической основе [5], учитывающая систему показателей:

- показатели энергозатрат на единицу продукции;

- показатели энергетической эффективности;

- показатель интенсивности связывания энергии агроэкосистемой;

- показатели интенсивности поступления энергии в почву и расхода ее на минерализацию;

- показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия;

- показатель производительности агроэкосистемы на единицу совокупного энергетического ресурса, включающего энергию ФАР, энергию органического вещества почвы и антропогенную энергию (удобрений, ядохимикатов, топлива, технических средств, семян и т. п.);

- показатели производительности агроэкосистемы на единицу денежных и трудовых затрат.

Оценка эффективности севооборотов на биоэнергетической основе по данной системе показателей дает возможность количественно оценить уровень использования природных и антропогенных ресурсов, их взаимосвязь и взаимообусловленность, определять экологически целесообразные приемы управления процессов создания энергии в форме фитомассы растений и органического вещества почвы в агроэкосистемах, прогнозировать направленность развития агроэкосистем.

В таблице 2 показаны результаты проведенной оценки.

Таблица 2 – Результаты биоэнергетической оценки севооборотов
с регулярным и циклическим орошением

№	Показатели	Регулярно орошаемый севооборот	Циклически орошаемый севооборот
Исходные показатели
1	Количество энергии надземной фитомассы, МДж/га	1999224,8	1661962,3
2	Количество энергии ФАР за период вегетации, ГДж/га	302822,4	302822,4
3	Содержание энергии органического вещества почвы, ГДж/га	2350,6	2350,6
4	Изменение энергопотенциала почвы за ротацию севооборота, МДж/га	6480594,3	5666559,9
Результаты биоэнергетической оценки
1	Производительность агроэкосистемы на единицу совокупного энергетического ресурса, МДж-день/ГДж	0,124	0,142
2	Производительность агроэкосистемы на единицу денежных затрат, МДж-день/руб.	11,2	12,9
3	Производительность агроэкосистемы на единицу трудовых затрат, МДж-день/чел.-час	28,7	30,2
4	Энергетическая эффективность агроэкосистемы	12,71	13,04
5	Энергоемкость производства сельскохозяйственной продукции, МДж/ц	564,08	581,48

В результате проведенной биоэнергетической оценки эффективности технологий циклического и регулярного орошения получены [5]:

- наивысшая производительность агроэкосистемы на единицу совокупного энергетического ресурса отмечена в циклически орошаемом севообороте – 0,142 мДж-день/гДж;

- наибольшая энергетическая производительность агроэкосистемы на единицу денежных затрат также отмечается в севообороте с циклическим орошением – 12,9 мДж-день/руб.;

- наибольшая энергетическая производительность агроэкосистемы на единицу трудовых затрат отмечается в севообороте с циклическим орошением – 30,2 мДж-день/руб.

На основании вышесказанного энергетическая эффективность агроэкосистемы и энергоемкость производства сельскохозяйственной продукции при циклическом орошении выше, чем при регулярном и составляет соответственно 13,04 и 581,48 МДж/ц.

Нами также рассчитаны показатели степени совершенства агроэкосистем () при регулярном и циклическом орошении (эталоном сравнения для чернозема обыкновенного может служить природная экосистема луговой степи; ее производительность на единицу ресурсов составляет 206 КДж-день/ГДж). Таким образом, получаем, при регулярном орошении – 0,61, при циклическом – 0,69.

Чем ближе коэффициент к единице, тем совершеннее агроэкосистема с точки зрения использования природных и антропогенных ресурсов.

Литература

1 Иванов, А. Л. Проблемы и перспективы развития сельских территорий аридных зон России / А. Л. Иванов и [др.] // Эколого-мелиоративные аспекты научно-производственного обеспечения АПК. – М.: Изд-во «Современные тетради», 2005. – С. 3-42.

2 Шумаков, Б. Б. Научные проблемы комплексной мелиорации земель и вод / Б. Б. Шумаков // Мелиорация и водное хозяйство. – 1994. – № 5. – С. 14-16.

3 Васильев, С. М. Повышение  устойчивости и эффективности использования агроландшафтов аридной зоны в условиях постоянного и циклического орошения / С. М. Васильев // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – Ростов-н/Д, 2006. – 364 с.

4 Акопян, А. В. Совершенствование технологии орошения дождеванием черноземов Ростовской области: дис. … канд. техн. наук: 06.01.02 / Акопян Александра Васильевна. – Новочеркасск, 2012. – 193 с.

5 Методика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе. Разраб. Володин и др. – Курск, 1999. Изд-во: «ЮМЭКС». – 48 с.