Общие принципы и методика биоэнергетической оценки

Последовательная и неуклонная интенсификация сельского хозяйства на основе дальнейшей механизации, химизации и мелиорации создает базу для совершенствования агротехники сельскохозяйственных культур. В настоящее время многие культуры возделываются по различным технологиям, которые отличаются между собой системами использования машин, видами применяемых удобрений, пестицидов и т.п.

Каждая технология для своего осуществления требует различных совокупных затрат энергии. Например, использование минеральных удобрений и навоза вкладывает в совокупные затраты энергии на технологический процесс разное количество энергии: 1 кг действующего вещества азотных удобрений оценивается в 86.6 МДж, фосфорных – 12,6 МДж, калийных – 8,3 МДж. Те же элементы питания в навозе крупного рогатого скота оцениваются соответственно в 40,0, 8,0 и 6,0 МДж на 1 кг д.в.

Другой пример. В настоящее время агрономическая наука применительно к условиям различных зон разрабатывает приемы и системы минимальной обработки почв. Установлено, что ежегодная отвальная обработка почвы не является необходимым приемом для восстановления плодородия почвы. Рекомендуется для отдельных культур вместо вспашки применять минимальную обработку с одновременным внесением гербицидов. Оценивая этот прием с энергетической точки зрения, следует отметить, что энергоемкость минимальной обработки значительно меньше энергоемкости вспашки, но производство гербицидов отличается высокими затратами энергии до 420 МДж/кг д.в., что может существенно увеличить совокупный расход энергии на минимальную обработку почвы.

Следовательно, чтобы иметь возможность судить о целесообразности внедрения и применения в практике агротехнических приемов и технологии в целом с энергоэкономичных позиций, необходимо установить количественную оценку их биоэнергетической эффективности.

Оценку биоэнергетической эффективности предлагается определять по критериям согласно следующим уравнениям:

η₁ =	V_fu	(7)
Qf

η₂=	V_f	(8)
Qf

Где

η₁ _-отношение энергии, полученной в хозяйственно-ценной части урожая (V_fu) к израсходованной совокупной энергии (Qf) на производство f — ского вида продукции растениеводства.

η₂ _-отношение энергии, полученной в хозяйственно-ценной части урожая и побочной продукции (V_f) к израсходованной совокупной энергии (Qf) на производство f — ского вида продукции растениеводства.

Qf определяется по формуле (9)

Qf = Q₁f + Q₂f + Q₃f + Q₄f + Q₅f (9)

Отдельные виды затрат (Q₁f….. Q₅f) рассчитываются по методикам, приведенным в разделе 4.

Vfuи Vfрассчитываются по формулам (5) и (6).

Критерии η₁ и η₂ показывают, во сколько раз энергия, содержащаяся в урожае сельскохозяйственных культур, больше энергии, вложенной в технологический процесс возделывания и уборки культуры.

С энергетической точки зрения технология считается эффективной, если при планируемом уровне урожайности сельскохозяйственной культуры обеспечивается условие V_f > Qf и η₁≥ 1,0.

Допустимо считать технологический процесс эффективным, если

А η2 > 1,0.

Для поиска наиболее энергоэкономичных решений рекомендуется не ограничиваться энергетической оценкой только одного технологического процесса. Целесообразно проводить расчет биоэнергетических показателей нескольких технологий производства сельскохозяйственной культуры, различающихся по номенклатуре основных и оборотных средств. Подобный подход позволит обоснованно рекомендовать в практику наиболее предпочтительную с энергетической точки зрения технологию. Кроме того, рекомендуется провести анализ составных частей совокупной энергии, затрачиваемой на производство сельскохозяйственной культуры, с целью изыскания энергосберегающих приемов.

6.2 Пример биоэнергетической оценки технологии возделывания яровой пшеницы в зоне Поволжья¹

В приложении 6 дается типовая технологическая карта возделывания и уборки яровой пшеницы. На основании данных технологической карты, а также справочной литературы, согласно методике проведем расчеты биоэнергетической эффективности технологии возделывания яровой пшеницы.

Приложение 1

Энергетические эквиваленты на основные средства производства

№ п/п	Основные средства (Сельскохозяйственные машины, оборудование, инвентарь)	Энергетический эквивалентL_z₁, МДж/ч на 1 кг массы
1.	Тракторы и самоходные шасси	0,0243
2.	Автомобили грузовые	0,0143
3.	Прицепы и полуприцепы	0,0263
4.	Погрузочные средства на базе трактора	0,048
5.	Погрузочные средства на базе автомобиля	0,046
6.	Погрузочные средства (с электродвигателем)	0,211
7.	Плуги, глубокорыхлители, плоскорезы	0,036
8.	Лущильники, дисковые бороны, сцепки	0,080
9.	Орудия для поверхностного рыхления и прикатывания почвы	0,102
10.	Культиваторы для сплошной и междурядной обработки почвы	0,051
11.	Машины для внесения минеральных удобрений	0,071
12.	Машины для внесения твердых органических удобрений	0,058
13.	Машины для внесения жидких удобрений	0,032
14.	Опрыскиватели тракторные	0,246
15.	Опыливатели тракторные	0,210
16.	Сеялки всех типов	0,107
17.	Комбинированные машины	0,094
17.	Жатки валковые, подборщики	0,211
18.	Комбайны зерновые	0,151
19.	Комбайны кукурузоуборочные и силосоуборочные	0,124
20.	Зерноочистительные и сушильные агрегаты	0,148
21.	Машины для уборки соломы	0,120
22.	Косилки-плющилки, скирдоукладчики, скирдорезы	0,094
23.	Грабли, волокуши	0,109
24.	Подборщики сена, соломы, копновозы, силосовозы	0,177
25.	Машины и оборудование для досушивания сена	0,143
26.	Машины для уборки льна, конопли и кенафа	0,260
27.	Хлопкоуборочные машины	0,138
28.	Комбайны свеклоуборочные	0,098
29.	Свеклопогрузочные и ботвоуборочные машины	0,109
30.	Картофелесажалки, картофелекопатели	0,194
31.	Комбайны картофелеуборочные	0,158
32.	Рассадопосадочные машины	0,119
33.	Машины для возделывания табака и чайных насаждений	0,112
34.	Дождевальные установки самопередвижные	0,033
35.	Дождевальные установки дальнеструйные	0,042
36.	Насосные станции	0,038
37.	Электротехническое оборудование, электродвигатели	0,211
38.	Сельскохозяйственная авиация	L_z₂МДж/час на машину 3500 (с учетом расхода жидкого топлива)

Приложение 2

Энергетические эквиваленты на оборотные средства производства

№ п/п	Оборотные средства	Энергетический эквивалент(L_z₃),
	Энергетические ресурсы	МДж/кг; МДж/кВт×ч
1.	Торф (топливо)	17,8
2.	Дрова	23,5
	Сланцы	26,8
	Уголь	35,2
	Солома (камыш)	24,3
	Стебли хлопчатника, подсолнечника, кукурузы и т.п.	25,0
	Топливо жидкое (бензин, дизельное топливо)	79,5 МДж/кг
	Электроэнергия	12,0 МДж/кВт×ч
	Биогаз из органических отходов	36,2 МДж/м³
	Промышленные минеральные удобрения	МДж/кг д.в.
10.	Азотные	86,8
	Фосфорные	12,6
	Калийные	8,3
	Комплексные	51,5
	Местные удобрения	МДж/кг
14.	Навоз (80% влажности)	0,42
15.	Известковые материалы	3,80
	Торфонавозные компосты (60% влажности)	1,70
	Местные минеральные удобрения	2,90
	Пестициды	МДж/кг д.в.
18.	Гербициды
	Смачивающиеся масла	419,6
	Смачивающийся порошок	263,6
	Гранулы	363,7
19.	Инсектициды
	Смачивающиеся масла	365,0
	Смачивающийся порошок	253,2
	Гранулы	312,1
20.	Фунгициды
	Смачивающиеся масла	272,6
	Смачивающийся порошок	116,6
	Гранулы	216,7
	Семена	МДж/кг
21.	Сахарная свекла	18,4
22.	Бахчевые	18,7
23.	Кормовые корнеплоды	18,4
24.	Многолетние травы	19,7
25.	Люцерна	20,2
26.	Овощи	18,7
27.	Зерновые, зернобобовые, кукуруза, подсолнечник, соя, картофель***
*** - определяются для каждой культуры как произведение показателя графы 3 приложения 4 на коэффициент 1,8

Приложение 3

Энергетические эквиваленты на конный и ручной инвентарь

№ п/п	Инвентарь	Энергетический эквивалент(L_z₄), МДж/час на 1 кг массы
1.	Сеялка конная	0,038
2.	Плуги, сохи, окучники конные	0,024
3.	Косилки, лобогрейки, жатки конные	0,030
4.	Борона конная	0,045
5.	Телеги, сани, повозки, фуры	0,010
6.	Грабли, волокуши, прессы конные	0,036
7.	Лопаты, вилы, грабли, косы и т.д.	0,012

Приложение 4

Энергетические эквиваленты на трудовые ресурсы

№ п/п	Профессия	Энергетический эквивалент(L_z₅), МДж/чел.-ч
1.	Трактористы-машинисты	43,4
2.	Комбайнеры	43,4
3.	Шоферы	43,1
4.	Ремонтные рабочие	41,8
5.	Электромонтеры, операторы	43,7
6.	Инженерно - технические работники	67,0
7.	Полевые рабочие и др. (ручной труд)	29,7

Приложение 5

Содержание энергии (l_f) в урожае сельскохозяйственных культур

и значения коэффициентов λ₁, λ₂

№ п/п	Сельскохозяйственная культура	Содержание энергии, МДж на 1 кг сухого вещества *	Усредненные значения коэффициентов
λ₁**	λ₂***

1.	Пшеница (зерно) озимая мягкая яровая твердая яровая	19,13 19,31 19,49	0,86 0,86 0,86	2,50 2,30 2,15
2.	Рожь (зерно)	19,49	0,86	3,00
3.	Ячмень (зерно)	19,13	0,86	2,10
4.	Овес (зерно)	18,80	0,86	2,35
5.	Просо (зерно)	19,70	0,86	2,00
6.	Гречиха (зерно)	19,38	0,86	2,40
7.	Рис (зерно)	18,59	0,86	2,30
8.	Фасоль (зерно)	20,68	0,86	1,75
9.	Горох (зерно)	20,57	0,86	2,00
10.	Сорго (зерно)	18,34	0,86	2,10
11.	Кукуруза зерно зеленая масса	17,60 16,39	0,86 0,25	2,40 1,00
12.	Хлопчатник волокно семена	19,81 21,00	0,76 0,88	4,00 4,50
13.	Лен-долгунец волокно семена	20,24 23,50	0,89 0,88	1,20 12,5
14.	Сахарная свекла	18,26	0,14	1,26
15.	Подсолнечник семена зеленая масса	19,38 16,80	0,92 0,25	6,00 1,00
16.	Соя (зерно)	20,57	0,88	1,75
17.	Картофель	18,29	0,20	1,80
18.	Бахчевые	14,90	0,11	1,60
19.	Овощи	14,36	0,10	1,70
20.	Кормовые корнеплоды	16,39	0,25	1,70
21.	Многолетние травы на сено (кроме люцерны)	18,91	0,20	1,00
22.	Люцерна на сено	21,83	0,25	1,00
23.	Однолетние травы на сено	16,39	0,20	1,00

Продолжение приложения 5


24.	Лугопастбищные травы	16,39	0,20	1,00
25.	Зернофуражные на зеленый корм	15,40	0,30	1,00
26.	Табак (махорка)	20,20	0,45	1,05
27.	Конопля волокно семена	19,60 21,00	0,90 0,83	1,00 20,00

* - Данные приведены на основании опубликованных работ (17, 18) и на основании результатов исследований, выполненных под руководством академика ВАСХНИЛ И.С. Шатилова и обобщенных кандидатом с.- х. наук М.К. Каюмовым.

** - Приводится по условной стандартной влажности, принятой авторами методики на основании государственных стандартов на качество продукции (технические требования).

*** - Значения коэффициента λ₂ приводятся на основании неопубликованных усредненных данных кандидата с. - х. наук Н.М. Дворецковой и кандидата с.-х. наук М.К. Каюмова.