Энерго-экономическая оценка новых моделей севооборотов в адаптивно-ландшафтном земледелии Северо-Западного региона Российской Федерации

Тиранова Людмила Васильевна,

Тиранов Александр Борисович

ГНУ Новгородский НИПТИСХ Россельхозакадемии,

г. Великий Новгород

В Новгородском НИПТИСХ с 1998 года проводились полевые эксперименты на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой и супесчаной почве.

Для рационального использования почвенного покрова агроценозов, расположенных на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых и супесчаных почвах, и повышения энергетической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур разработали 9 научно обоснованных короткоротационных севооборотов (зернотравяные, льняные и пропашные) для хозяйств различной специализации. В севообороты включались культуры и сорта наиболее адаптированные к природно-климатическим условиям Новгородской области. Изучались технологии возделывания сельскохозяйственных культур, учитывалась экономия топлива, удобрений, гербицидов и других материальных ресурсов. Эффективность использования этих ресурсов определялась путём биоэнергетической оценки технологий возделывания растениеводческой продукции. Плодородие дерново-подзолистой почвы повышалось путем использования традиционного органического удобрения – торфонавозного компоста (ТНК) и альтернативных (биологических) источников органического вещества – сидератов и соломы зерновых культур. Под сельскохозяйственные культуры вносили умеренные дозы минеральных удобрений.

Ввели дополнительно для сравнения севооборот № 0 традиционный, применяемый в большинстве хозяйств Новгородской области до 90-х годов 20 века. Пополнение органического вещества в нем осуществляется за счет внесения ТНК в чистом пару (40 т/га) и под силосные культуры (20 т/га).

Для всесторонней оценки севооборотов осуществлен расчет баланса гумуса почвы с использованием методических указаний ЦИНАО [1] и данных полевых исследований Новгородского НИПТИСХ (таблица 1).

Таблица 1 – Расчет баланса гумуса почвы короткоротационных севооборотов.
№ п/п	Структура севооборота	Урожайность, т/га	Гумификация корн. и пожн. остатков, т/га	Гумус органических удобрений, т/га	Минерализация гумуса, т/га	Баланс гумуса,
						т/га	ГДж/га
Для почв тяжелого гранулометрического состава
0	1. Пар чистый (40 т/га ТНК)	-	-	2,51	3,13	-0,62	-14,33
	2. Озимая рожь (зерно)	2,5	0,59	-	1,01	-0,42	-9,81
	3. Вико-овёс на з/м (20 т/га ТНК	17,0	0,41	1,26	0,46	1,21	27,75
	4. Ячмень (зерно)	3,1	0,56	-	1,01	-0,45	-10,43
	5. Овёс (зерно)	2,7	0,49	-	1,01	-0,52	-12,09
За севооборот	Х	2,05	3,77	6,62	-0,80	-18,91
1	1. Клевер на сидерат	30,0	0,97	1,01	0,45	1,54	35,53
	2. Озимая рожь (зерно) + солома*	3,4	0,67	1,15	0,98	0,83	19,33
	3. Вико-овёс на з/м	22,0	0,39	-	0,45	-0,05	-1,18
	4. Ячмень (зерно) + солома*	3,3	0,53	0,67	0,98	0,22	5,07
	5 Овёс + клевер	3,0	0,53	-	0,98	-0,45	-10,23
За севооборот	х	3,12	2,83	3,85	2,1	48,81
2	1. Клевер на з/м	30,0	0,97	-	0,38	0,60	13,83
	2. Озимая рожь (зерно) + солома*	2,2	0,43	0,76	0,82	0,36	8,18
	3. Силосные (вико-овёс)	27,0	0,42	-	0,38	0,05	1,07
	4. Ячмень (зерно) + солома*	3,3	0,53	0,67	0,82	0,39	8,75
	5. Овёс (зерно) + клевер	3,0	0,53	-	0,82	-0,28	-6,56
За севооборот	х	2,9	1,41	3,22	1,10	25,27
3	1. Клевер + тим. I г.п. на з/м	47,0	1,4	-	0,45	1,07	24,82
	2. Клевер + тим. II г.п. на з/м	25,0	1,56	-	0,45	1,11	25,63
	3. Озимая рожь (зерно) + солома*	2,8	0,60	0,95	1,03	0,52	11,97
	4. Ячмень (зерно) + солома*	3,1	0,73	0,63	1,04	0,32	7,43
	5. Овес + клевер + тимоф.	2,7	0,60	-	1,03	-0,45	-10,34
За севооборот	х	4,89	1,58	4,00	2,57	59,51
4	1. Клевер на з/м (зан. пар)	29,2	0,95	-	0,42	0,53	12,24
	2. Озимая рожь (зерно)	2,8	0,61	-	0,96	-0,35	-8,13
	3. Ячмень (зерно)	2,2	0,47	-	0,96	-0,48	-11,12
	4. Лён-долгунец (волокно)	0,7	0,40	-	0,96	-0,55	-12,77
	5. Овёс + клевер	2,5	0,54	-	0,96	0,42	-9,62
За севооборот	х	2,97	-	4,25	-1,28	-29,40
5	1. Клевер на з/м (зан. пар)	27,2	0,88	-	0,42	0,46	10,61
	2. Озимая рожь (зерно) + солома*	2,9	0,63	0,98	0,97	0,64	14,66
	3. Ячмень (зерно) + солома*	2,4	0,56	0,49	0,97	0,08	1,79
	4. Лён-долгунец (волокно)	0,7	0,40	-	0,97	-0,57	-13,08
	5. Овёс + клевер	2,7	0,58	-	0,97	-0,39	-8,93
За севооборот	х	3,05	1,47	4,30	0,22	5,04
6	1. Клевер + тим. I г.п. на з/м	45,0	1,46	-	0,42	1,04	24,05
	2. Клевер + тим. II г.п. на з/м	25,0	1,56	-	0,042	1,14	26,35
	3. Озимая рожь (зерно) + солома*	3,0	0,65	1,01	0,96	0,70	16,18
	4. Лён-долгунец (волокно)	0,75	0,43	-	0,96	-0,53	-12,17
	5. Овес + клевер + тимоф.	2,9	0,68	-	0,96	-0,28	-6,49
За севооборот	х	4,78	1,01	3,72	2,07	47,92
Для почв лёгкого гранулометрического состава
7	1. Овёс + клевер	3	0,54	-	0,56	-0,02	-0,43
	2. Клевер I г.п. на з/м + II ук. на сидерат	40+20	1,08	0,46	0,34	1,20	27,64
	3. Картофель	28	0,20	0,14	1,32	-0,98	-22,60
	4. Картофель + (50 т/га ТНК)	28	0,18	1,44	1,32	0,30	6,84
За севооборот	х	2,00	2,04	3,54	0,50	11,45
	1. Овёс + клевер	3	0,54	-	0,56	-0,02	-0,43
8	2. Клевер I г.п. на з/м + II ук. на сидерат	40+20	1,08	0,46	0,34	1,20	27,64
	3. Картофель	29	0,21	0,14	1,32	-0,97	-22,32
	4. Картофель	23	0,17	0,11	1,32	-1,04	-24,00
За севооборот	х	1,99	0,72	3,57	-0,83	-19,10
9	1. Овёс + клевер	3	0,54	-	0,56	-0,02	-0,43
	2. Клевер на сидерат	60	1,08	1,38	0,34	2,12	48,84
	3. Картофель	29	0,20	0,14	1,32	-0,98	-22,60
	4. Картофель	23	0,18	0,12	1,32	-1,02	-23,44
За севооборот	х	2,00	1,64	3,54	0,10	2,37

запахивание соломы

В севооборотах (№ 1-3), расположенных на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве с насыщенностью бобовыми и бобово-злаковыми травами на 20-40 %, при использовании альтернативных источников органического вещества (зеленые удобрения, солома зерновых), баланс гумуса почвы за ротацию составил 1,1-2,6 т/га.

Баланс гумуса почвы в льняных севооборотах № 5-6 равен 0,22 и 2,07 т/га, в севообороте № 4 без заделки соломы зерновых отрицательный и составил -1,28 т/га.

В четырехпольных пропашных севооборотах № 7-9, разработанных для почв легкого гранулометрического состава, положительный баланс гумуса за ротацию обеспечили севообороты: № 7 при внесении под картофель 50 т/га ТНК и заделке второго укоса клевера I г. п., № 9 при использовании клевера I г. п. только на сидерат.

Как показали расчеты, бездефицитный баланс гумуса дерново-подзолистой тяжело- и легкосуглинистой почвы формируется при насыщении севооборотов многолетними бобовыми и бобово-злаковыми культурами на 20-40 % и использовании соломы зерновых и сидератов на удобрение.

Ресурсно-экономическая оценка энерго-экономических показателей короткоротационных севооборотов за ротацию проводилась по методике ВНИИЗ и ЗПЭ [2] и по методическим указаниям НовГУ им. Ярослава Мудрого [3].

Сравнительный анализ энерго-экономических показателей (табл. 2) оптимальных схем короткоротационных севооборотов провели в сравнении с традиционным севооборотом (№ 0).

Таблица 3 – Энерго-экономические показатели короткоротационных севооборотов (за первую ротацию).

№ севооборота	Затраты совокупной энергии, ГДж/га	Продуктивность основной продукции, т/га	Показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия, ед.	Энергоёмкость основной продукции, ГДж/т з. ед.	Энергетическая эффективность основной продукции, ед.	Рентабельность, %	Условно-чистая прибыль*, тыс. руб./га
		з. ед.	переваримого протеина
Зернотравяных
0	40,0	1,96	0,23	-0,12	5,5	3,4	10	0,7
1	19,0	2,3	0,28	0,30	4,7	4,1	27	2,6
2	17,0	3,0	0,44	0,34	3,7	5,3	36	3,8
3	14,0	3,3	0,48	0,65	3,1	6,5	46	6,1
Льняных
4	15,0	2,7	0,30	-0,26	4,5	3,7	20	3,2
5	17,0	2,6	0,31	0,00	4,6	3,6	22	3,6
6	15,0	3,2	0,48	0,56	3,5	5,2	33	6,6
Пропашных
7	45,8	5,7	0,56	0,14	4,1	5,3	96,2	43,2
8	28,8	5,1	0,54	-0,23	4,1	5,2	113,3	42,9
9	29,5	3,9	0,28	0,03	4,7	3,7	118,0	44,0

*– условно-чистая прибыль рассчитана в ценах 2006 года.

Сравнительный анализ показал, что в зернотравяном севообороте № 1 с сидеральным паром затраты совокупной антропогенной энергии сократились в 2 раза, энергоёмкость основной продукции снизилась на 0,8 ГДж/т з. ед., увеличился выход основной продукции с гектара на 0,3 т з. ед., переваримого протеина на 0,05 т. Повысился коэффициент энергетической эффективности основной продукции в 1,2 раза, рентабельность возросла в 2,7 раза. Показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия составил 0,3 единицы. Условно-чистая прибыль – 2,6 тыс. руб./га.

В севооборотах с занятыми парами клеверным (№ 2) и клеверотимофеечной смесью (№ 3) затраты совокупной энергии сократились в 2,4-2,9 раза, энергоёмкость основной продукции понизилась в 1,5-1,8 раз. Увеличилась продуктивность с гектара основной продукции на 1,0-1,3 т з. ед., переваримого протеина на 0,21-0,25 тонн. Энергетическая эффективность основной продукции и рентабельность возросли в 1,6-1,9 и 3,6-4,6 раз, показатель направленности почвенного плодородия составил 0,34 и 0,65 единиц, условно-чистая прибыль – 3,8 тыс. руб./га и 6,1 тыс. руб./га соответственно.

В льняных короткоротационных севооборотах № 4-5, с насыщенностью бобовыми на 20 %, энерго-экономические показатели практически одинаковые. Исключение составил показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия. Заделка соломы (озимой ржи и ячменя) в севообороте № 5 способствовала тому, что энергопотенциал почвы за ротацию не изменился, показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия равен нулю. В севообороте № 4, без заделки соломы зерновых, плодородие почвы падает – показатель почвенного плодородия отрицательный и составил -0,26 единиц.

Насыщение севооборота № 6 многолетними бобовыми травами на 40 % и заделка соломы озимой ржи способствовали получению высоких энерго-экономических показателей с гектара за ротацию:

– продуктивность –3,2 т з. ед.;

– энергозатраты на тонну зерновых единиц снизились до 3,5 ГДж;

– энергетическая эффективность – 5,2 единицы;

– показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия – 0,56 единицы;

– рентабельность – 33%

– условно-чистая прибыль – 6,6 тыс. руб.

Энерго-экономический анализ технологий возделывания сельскохозяйственных культур показал, что на почвах тяжелого гранулометрического состава рационально возделывать многолетние бобовые и бобово-злаковые травы. Затрата совокупной антропогенной энергии на их возделывание минимальны и составляют – 6-12 ГДж/га, энергоёмкость тонны зерновых единиц очень низкая – 0,6-1,0 ГДж, коэффициент энергетической эффективности тонны зерновых единиц высокий – 12-20 единиц.

Короткоротационные пропашные севообороты № 7-9 изучались в агроценозах на почвах легкого гранулометрического состава. В короткоротационном пропашном четырехпольном севообороте № 7 с внесением под картофель 50 т/га ТНК и заделкой второго укоса клевера лугового I г. п., насыщенность органическими удобрениями (в пересчете на стандартный навоз КРС) составила 15,4 т/га. Затраты совокупной антропогенной энергии в среднем за ротацию высокие – 46 ГДж/га. Выход основной продукции с гектара – 5,7 т з. ед., переваримого протеина 0,6 т, показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия – 0,14 единиц, энергетическая эффективность – 5,3 единицы, рентабельность 96 %.

В аналогичных севооборотах № 8-9 в качестве органического вещества использовали зеленую массу и пожнивно-корневые остатки клевера лугового I г. п. Затраты совокупной антропогенной энергии сократились в 1,6 раза.

В севообороте № 8 запахали второй укос клевера лугового I г. п. За ротацию насыщенность органическим веществом (в пересчете на стандартный навоз КРС) составила 5,5 т/га, показатель направленности воспроизводства почвенного плодородия отрицательный – -0,23 единицы. Все остальные показатели равноценны показателям севооборота № 7.

В севообороте № 9 (пар сидеральный) запахали клевер луговой 1 г. п. Насыщенность органическим веществом за ротацию составила 12,5 т/га, баланс гумуса бездефицитный. В сравнении с севооборотом № 7 понизились следующие показатели: выход основной продукции с гектара на 1,8 т з. ед., переваримого протеина на 0,3 т, коэффициент энергетической эффективности на 1,6 единицы. Энергоёмкость основной продукции повысилась на 0,6 ГДж/т з. ед. Условно-чистая прибыль составила 44 тыс. руб./га.

Расчетные данные энерго-экономических показателей технологий возделывания картофеля показали, что энергоёмкость возделывания одной тонны картофеля низкая – 1-1,35 ГДж, рентабельность 130-170 %, условно-чистая прибыль 70-100 тыс. руб./га (в ценах 2006 года).

Для сохранения биоразнообразия в агроландшафтах в условиях Новгородской области для дерново-подзолистой тяжело- и легкосуглинистой почвы рекомендуем для хозяйств различной специализации новые схемы короткоротационных севооборотов:

1. Зернотравяные с занятыми парами клеверным 1 г. п. и клеверотимофеечным 2 г. п. с заделкой соломы зерновых на удобрение. За ротацию продуктивность севооборотов составила 2,3-3,3 т з. ед./га и повысилась по сравнению с традиционным на 15-65 %, условно-чистая прибыль 2,6-6,1 тыс. руб./га.

2. Льняные с занятыми парами многолетних бобовых и бобово-злаковых трав одного и двух лет пользования с использованием соломы зерновых культур в качестве органического удобрения. За ротацию продуктивность севооборотов составила 2,6-3,2 т з. ед./га и повысилась на 30-60 %, условно-чистая прибыль 3,6-6,6 тыс. руб./га.

3. Пропашные, с применением в качестве источников пополнения органического вещества зелёной массы клевера лугового 1 г. п. и пожнивно-корневых остатков. Продуктивность пашни агроценозов составила 5,1 и 3,9 т з. ед./га и повысилась более чем на 15 %, условно-чистая прибыль более 43 тыс. руб./га.

Рекомендуемые севообороты представляют практический интерес для сельхозтоваропроизводителей всех форм собственности Северо-Западного региона РФ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Методические указания по определению баланса питательных веществ азота, фосфора, калия, гумуса, кальция. М.: Изд-во ЦИНАО, 2000. - 40 с.

2. Методика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе. Курск: Изд. Центр "Юмэкс", 1999. - 48с.

3. Методика расчета ресурсно-экономической оценки оптимальных севооборотов: Метод. указания. / Сост.: Л.В. Тиранова, А.Б. Тиранов; НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2005. - 48 с.