Энергосберегающие технологии с использованием принципов минимализации обработки почвы

При оценке агротехнических приемов с позиций энергозатрат, прежде всего необходимо обратить внимание на то, что такие приемы как севооборот, подбор высокоурожайных адаптированных к местным условиям сортов, оптимальные сроки сева, нормы высева и сроки уборки, оказывающие значительное влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур, вообще не требуют энергозатрат.

Обработка почвы является одним из основных звеньев системы земледелия, и именно на нее приходится более половины всех энергетических затрат. При этом, если поверхностные обработки почвы сопровождаются незначительными затратами энергии, то основная обработка по затратам энергии приравнивается к таким энергоемким приемам как применение гербицидов и минеральных удобрений. Именно этим обстоятельством объясняется то, что поиск путей снижения энергозатрат прежде всего сосредоточен на проблеме минимализации обработки почвы.

В настоящее время земледелие страны стоит перед острой необходимостью разработки низкозатратных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. При этом, прежде всего, речь идет о использовании принципов минимизации обработки почвы. Однако при всей значимости и перспективности минимизации обработки почвы, приходится признать, что различного рода минимальные приемы обработки и, особенно, если речь идет о полном исключении вспашки, возможны только при обязательном решении проблемы обеспечения средствами защиты растений, без которых минимальные технологии обработки почвы оказываются не эффективными. Использование гербицидов признано наиболее эффективным и быстроокупаемым способом борьбы с сорной растительностью, и ему на сегодняшний день нет равноценной альтернативы.

При отказе от применения гербицидов, как правило, не удается полностью реализовать возможность радикальной борьбы с сорняками даже в паровых полях, поскольку для этого необходимо во время парования провести не 3-4, а не менее 6-7 культиваций, особенно если речь идёт о сильном засорении поля корнеотпрысковыми сорняками. Совершенно очевидно, что при современных ценах на энергоносители и недостаточной технической оснащенности хозяйств, возможность многократных подрезаний всходов сорняков на практике не реальна, а если учесть, что при таком большом количестве обработок пара возрастает опасность снижения устойчивости поверхности поля к ветровой и водной эрозии, вероятность избыточной минерализации органического вещества почвы и миграции нитратов за пределы корнеобитаемого слоя, то становится понятным возросший интерес к технологии, основанной на сочетании гербицидных и механических обработок парового поля. Такая технология должна найти широкое применение в Сибири, особенно в степных районах, где всегда высока угроза ветровой эрозии. При этом большое значение придается применению универсальных гербицидов сплошного действия.

К положительным аспектам использования гербицидов сплошного действия, при условии строгого соблюдения регламента их применения, относится безопасность для культурных растений и получаемой продукции, возможность воздействия на весь комплекс сорной растительности, ограничивающий видовое разнообразие её, сдерживание роста запаса семян сорняков в почве, а также то, что использование этих препаратов позволяет избежать распространения устойчивых сорняков с появлением резистентных форм у чувствительных видов. Обработка парового поля системными гербицидами на основе глифосата обеспечивает особенный эффект в борьбе с корнеотпрысковыми сорняками, так как они способны глубоко проникать в корневую систему сорняков, вызывая их гибель.

Применение гербицидов в паровых полях и на посевах пшеницы на фоне исходной высокой засоренности поля обеспечило прибавку урожая в 7,9 и 8,3 ц/га. В одном варианте в течение лета проводилось 4-5 культивации, а в другом – опрыскивание гербицидами активно вегетирующих сорняков 15-16 июля, после которого в первой декаде сентября осуществлялась плоскорезная обработка на 16 см.

Без применения гербицидов на посевах пшеницы урожайность в среднем за два года оказалась практически одинаковой – 30,4-29,4 ц/га. На фоне обработки посевов пшеницы баковой смесью гербицидов она также оказалась одинаковой 38,3-37,7 ц/га.

Эффективность обоих типов паров резко возрастала на фоне химической прополки посевов баковой смесью гербицидов. При этом существующие различия засоренности посевов сглаживаются. К моменту уборки пшеницы количество сорняков по чистому пару составило 13,0 шт./м², по гербицидному — 6,3 шт./м², а доля сорного компонента по чистому и сидеральному пару снижается до 2,1 и 2,3 соответственно.

Обнаруженные в этот период сорняки не оказывают влияние на формирование урожая, поскольку относятся к 2-ой и 3-ей волне всходов. В итоге, прополка баковой смесью посевов по чистому пару позволила сохранить урожай в среднем за два года в 7,9 ц/га, а по гербицидному — в 8,3 ц./га, увеличив его на 26,0 и 28,2% соответственно. При этом хозяйственная эффективность системы применения гербицидов в паровом поле и посевах пшеницы оказалась довольно высокой, составив в среднем 79,4 и 78,0%.

Несмотря на несущественные различия в урожайности пшеницы по чистым и гербицидным парам, в определенных условиях предпочтение следует отдавать последним, с учетом положительных аспектов гербицидов сплошного действия, а также с учетом энергоресурсосберегающего эффекта.

Одним из основных аргументов применения минимального числа обработок почвы в парах, является энергоресурсосбережение, заключающееся, прежде всего в сокращении расхода топлива и экономии трудовых ресурсов. При сокращении числа механических обработок в гербицидных парах с четырёх до одной неглубокой плоскорезной обработки, расход горючего снижается в 1,8 раза, а расходы на заработную плату в 1,3 раза.

Таблица 4.1 - Энергетические и трудовые затраты при возделывании пшеницы по чистым и гербицидным парам

Примечание: Н - без обработки посевов; О - на фоне обработки посевов

Производственные затраты на возделывание яровой пшеницы по чистому пару на 91 рубль ниже чем по химическому, что связано прежде всего с высокой стоимостью гербицида. Высокая стоимость гербицида на фоне несущественного снижения урожайности обусловили снижение уровня рентабельности на 41%, в сравнении с возделыванием яровой пшеницы по чистому пару.

Высокие нормы расхода и высокие затраты на приобретение гербицидов приводят к тому, что общие производственные затраты на 1 гектар посева увеличиваются на 5,2-9,5%, по сравнению с возделыванием пшеницы на фоне механических обработок раннего чистого пара.

По сравнению с традиционной механической обработкой чистого пара, замена части механических обработок гербицидами сплошного действия, увеличивало урожайность пшеницы всего на 1,1-1,2 ц/га. Стоимость такой прибавки не компенсировала затраты, связанные с применением препарата и поэтому себестоимость 1 тонны зерна на фоне гербицидных паров оказались выше на 29 рублей. Тем не менее, в вариантах с использованием гербицидов сплошного действия прибыль с 1 га посева за счёт полученной прибавки увеличилась на 480 - 339 руб., по сравнению с контролем, за который принят типичный чистый ранний пар.

Таблица 4.2 - Экономическая эффективность возделывания пшеницы по чистым и гербицидным парам

Примечание: Н - без обработки посевов; О - на фоне обработки посевов баковой смесью

Совершенно по-иному складывается оценка различных паров в том случае, когда из-за высокой исходной засорённости посевов пшеницы зафиксированной в фазу её кущения, было применено опрыскивание посевов баковой смесью гербицидов.

В данной ситуации стало очевидным преимущество чистого раннего пара как предшественника пшеницы. Опрыскивание гербицидами посевов подтвер­дило их высокую биологическую и хозяйственную эффективность, позволив сохранить от потерь урожай на фоне типичного пара равный 6,2 ц/га, в то время как на фоне гербицидного - величина сохранённого урожая варьировала в пределах 4,3-4,7 ц/га. Естественно, что обработка посевов гербицидами увеличивала производственные затраты, следовательно, и себестоимость зерна, уменьшая при этом уровень его рентабельности. Если на контроле себестоимость 1 тонны зерна увеличилась всего на 6 рублей, а рентабельность его производства понизилась всего на 2%, то на фоне гербицидных паров себестоимость зерна возросла на 116-143 рубля, а рентабельность снизилась на 21-29%. Тем не менее, обработка гербицидами посевов пшеницы, размещаемых по парам, оказалась абсолютно оправданной. В варианте с чистым паром она способствовала форми­рованию самого высокого урожая в опыте 2008 года - 40,3 ц. /га, снизив потери от сорня­ков на 6,2 ц/га. В результате стоимость зерна и прибыль с 1 гектара посева в этом варианте оказались выше на 4030 рубля и на 2964 рубля соответственно, по сравнению с посевами по тому же предшественнику, но без обработки их баковой смесью гербицидов.

При оценке эффективности чистых и гербицидных паров очень важна их биоэнергетическая оценка и анализ антропогенных затрат.

Энергетические балансы позволяют сделать то, что денежными эквивалентами неосуществимо, поскольку в период нестабильности сравнить производственную и другую деятельность в различных отраслях на их основе невозможно. Энергетические балансы строятся на единой физической сути, на которую не влияют ни инфляция, не девальвация, ни цены. Они вскрывают важнейшую сторону деятельности - стоимость продукции в затратах энергии.

Сравнительная оценка паров с биоэнергетических позиций, свидетельст­вует о преимуществах гербицидных, позволяющих снизить не только затраты совокупной энергии, но и увеличивают выход валовой энергии по сравнению с контролем. Так, в варианте с использованием гербицида на фоне без обработки посева баковой смесью, затраты совокупной энергии уменьшаются на 10,3%, выход валовой энергии увеличивается на 3,5%, и увеличивается при этом энергетический коэффициент с 3,0 до 3,5 единиц.

Сопоставление затрат совокупной энергии по статьям расхода по всем вариантам показывает, что основная её часть (84,8-86,4%) приходится на обо­ротные средства, среди которых на долю жидкого топлива - от 31 до 44%, се­мена от 37,2 до 44,7%. Доля гербицидов сплошного действия в общей структу­ре совокупных затрат на оборотные средства составляет от 6,3 до 12,8%, а на баковую смесь приходится всего 1,7-1,8%. При этом на долю основных, средств производства приходится всего 12,7-14,3%, а на трудовые ресурсы от 0,8 до 1,2%.

Затраты совокупной энергии по чистому и гербицидным парам свидетельствуют, что обработка чистого пара по всем статьям расхода оказывается выше по сравнению с гербицидными: по основным средствам производства на 273 МДж; по оборотным средствам от 979 до 1818 МДж. При этом, затраты жидкого топлива при переходе к химической прополке паров снижаются в 7,3 раза, или на 86,7%.

Таблица 4.3 - Затраты совокупной энергии на обработку паров, МДж

В итоге применение химической прополки пара гербицидами позволяет сократить затраты совокупной энергии по сравнению с механической прополкой типичного раннего пара на 47,1%.