Агрономическая и экономическая эффективность применения минеральных удобрений
Для оценки использования минеральных и органических удобрений сельскохозяйственными культурами определяют их агрономическую, экономическую и энергетическую эффективность.
Агрономическая эффективность удобрений – это количество сельскохозяйственной продукции, полученное от применения удобрений. Она выражается в виде прибавки урожая сельскохозяйственных культур в килограммах на 1 кг NРК или на 1 т органических удобрений и рассчитывается делением разности урожайности на удобренных и неудобренных участках на дозу внесенных удобрений. Для определения агрономической эффективности удобрений проводят полевые опыты. Однако в хозяйствах проводить такие опыты нецелесообразно из-за больших затрат. Поэтому для расчета агрономической эффективности удобрений в сельскохозяйственной практике используется нормативный метод, разработанный НИГПИПА на основании обобщения большого количества полевых опытов, проводившихся в различных почвенно-климатических зонах республики.
Основными показателями агрономической эффективности применения минеральных и органических удобрений при использовании нормативного метода являются прибавка урожая, получаемая от удобрений, и фактическая окупаемость удобрений.
Наиболее важным моментом при оценке агрономической и экономической эффективности удобрений является определение прибавок урожая сельскохозяйственных культур от внесенных удобрений, или фактической окупаемости удобрений. Для определения фактической окупаемости удобрений фактический урожай сельскохозяйственных культур делится на урожай, прогнозируемый за счет потенциального плодородия почв и удобрений, и результат умножается на нормативную окупаемость удобрений, определенную по данным полевых опытов.
Основными показателями энергетической эффективности применения удобрений являются коэффициент энергетической эффективности и удельные энергетические затраты. Энергоотдача – это отношение энергии, содержащейся в прибавке урожая от удобрений, к количеству энергии, затраченной на их применение. Коэффициент энергетической эффективности больше единицы указывает на эффективность используемых удобрений. Удельные энергетические затраты – это полные энергозатраты, отнесенные к прибавке урожая от удобрений.
Источник
Оценка эффективности применения удобрений
Производство продукции растениеводства в земледелии связано с затратами невозобновляемой энергии, в том числе и за счет применения удобрений. Поэтому важно разрабатывать и использовать энергосберегающие технологии, при которых меньше затрачивается энергии на производство растениеводческой продукции. Это требует знаний по основам расчета энергетической эффективности применения удобрений в прогрессивных технологиях.
Расчеты энергетической эффективности дают более объективное и долгосрочное представление об эффективности удобрений, чем экономическая оценка эффективности удобрений. Это связано с тем, что стоимостные показатели ценности меняются в зависимости от рыночной конъюнктуры, поэтому их можно использовать только для краткосрочного планирования.
Суть энергетического анализа состоит в том, что все количественные показатели – фактическая прибавка урожая сельскохозяйственных культур от удобрений и затраты на применение удобрений – выражаются в энергетическом эквиваленте – джоулях. Джоуль (Дж) – это единица энергии, работы и количества теплоты в Международной системе единиц, 1 Дж = 0,2388 кал. Более крупные единицы измерения энергии: 1 килоджоуль (КДж) = 10 3 джоулей, 1 гигаджоуль (ГДж) = 10 9 джоулей.
Основными показателями энергетической эффективности применения удобрений являются коэффициент энергетической эффективности и удельные энергетические затраты. Энергетический коэффициент (энергоотдача) – это отношение энергии, содержащейся в прибавке урожая от удобрений, к количеству энергии, затраченной на их применение. Его расчет производится по следующей формуле:
где q – коэффициент энергетической эффективности; Эп – количество энергии, полученной в прибавке основной продукции от удобрений, МДж; Эо – общие энергетические затраты на производство, доставку, хранение, подготовку, транспортировку и внесение минеральных и органических удобрений, уборку, доработку и реализацию дополнительного урожая за счет удобрений, МДж.
Коэффициент энергетической эффективности больше единицы указывает на то, что удобрения используются эффективно. Для расчета энергетической эффективности применения удобрений в Республике Беларусь используется методика, разработанная в Институте почвоведения и агрохимии НАН Республики Беларусь (И. М. Богдевич и др.).
Накапливаемая в основной и побочной продукции растениеводства энергия оценивается в джоулях. Содержание энергии в основной (хозяйственно ценной) продукции растениеводства с учетом побочной рассчитывается по формуле:
где Эп – содержание энергии в основной продукции растениеводства, МДж/га; П – прибавка урожая от удобрений, ц/га; К – количество энергии в 1 кг основной продукции в натуре (табл. 1), МДж; 100 – коэффициент пересчета ц в кг.
Таблица 1. Содержание энергии в 1 кг растениеводческой продукции в натуре (по принятой условной стандартной влажности), МДж
Культура | Энергия |
Зерно | |
Озимая: пшеница | 16,76 16,46 |
Яровая пшеница | 16,61 |
Ячмень | 16,45 |
Овес | 16,17 |
Гречиха | 16,67 |
Люпин | 18,04 |
Фасоль | 16,37 |
Горох | 17,69 |
Вика | 16,34 |
Кукуруза | 15,14 |
Солома | |
Озимая пшеница | 14,40 |
Озимая рожь | 14,32 |
Ячмень | 13,76 |
Овес | 14,21 |
Горох | 12,69 |
Люпин | 15,84 |
Лен-долгунец: семена | 18,01 21,27 |
Сахарная свекла (корнеплоды) | 4,39 |
Кормовые корнеплоды | 2,09 |
Картофель (клубни) | 3,80 |
Кукуруза (зеленая масса) | 4,10 |
Многолетние травы (зеленая масса) | 3,67 |
Однолетние травы (зеленая масса) | 2,76 |
Многолетние травы (сено) | 15,46 |
Однолетние травы | 15,50 |
Энергозатраты на минеральные удобрения под культуры, связанные с их производством, рассчитываются по формуле
где ДN, ДР, ДК – фактическая доза внесения соответственно азотных, фосфорных и калийных удобрений по д. в. кг/га;
ЭN, ЭР, ЭК – энергетические затраты на производство 1 кг д. в. азотных, фосфорных и калийных удобрений (табл. 2), МДж/га.
Таблица 2. Энергозатраты на производство удобрений (минеральные – на 1 кг д. в., органические и известковые – на 1 кг физической массы)
Виды и формы удобрений | Содержание д. в., % | Энергетический эквивалент, МДж | |
действующего вещества | физической массы | ||
Азотные | – | 80,0 | – |
Фосфорные | – | 13,8 | – |
Калийные | – | 8,8 | – |
Органические (в среднем) | – | 0,42 | – |
Торфонавозные компосты | – | 1,70 | – |
Известковые удобрения (в среднем) | – | 3,8 | – |
Доломитовая мука | – | 3,6 | – |
Азотные | |||
Азот в сложных удобрениях | – | 152,7 | – |
Сульфат аммония | 20,5 | 80 | 16,4 |
Аммиачная селитра | 34,5 | 80 | 27,6 |
Натриевая селитра | 16,0 | 80 | 12,8 |
Кальциевая селитра | 17,0 | 80 | 13,6 |
Мочевина | 46,0 | 80 | 26,8 |
КАС | 28,0 | 80 | 22,4 |
Аммиачная вода | 20,5 | 80 | 16,4 |
Аммиак жидкий | 82,0 | 80 | 65,0 |
Фосфорные | |||
Фосфор в сложных удобрениях | – | 27,3 | – |
Суперфосфат простой гранулированный | 20,0 | 13,8 | 2,8 |
Суперфосфат двойной | 46,0 | 13,8 | 6,3 |
Суперфосфат аммонизированный | N8P33 | 51,5 | 21,1 |
Калийные | |||
Калий в сложных удобрениях | – | 29,4 | – |
Хлористый калий | 60 | 8,8 | 5,3 |
Калийная соль | 40 | 8,8 | 3,5 |
Сульфат калия | 48 | 8,8 | 4,2 |
Комплексные | |||
Нитрофоска | NPK по 12 % | 51,5 | 18,5 |
Нитроаммофоска | NPK по 17 % | 51,5 | 26,2 |
Азофоска | NPK по 16 % | 51,5 | 24,7 |
Аммофосфат | N7P47 | 51,5 | 27,8 |
Аммофос | N12P50 | 51,5 | 31,9 |
АФК | N10P20K20 | 51,5 | 25,8 |
АФК | N5P16K35 | 51,5 | 28,8 |
ЖКУ | N10P34 | 51,5 | 22,7 |
Кристаллин | N20P16K20 | 51,5 | 28,8 |
Микроудобрения | |||
Борные | 12,5 | 18,8 | |
Цинковые | 2,5 | 6,9 |
Затраты, связанные с подготовкой, погрузкой, транспортировкой и внесением минеральных удобрений, рассчитываются по следующей формуле:
где ЭВ – общие энергозатраты на подготовку, погрузку, транспортировку и внесение удобрений, МДж/га;
Д – доза удобрений в физической массе, ц;
Р – расстояние перевозки удобрений от склада хозяйства до поля, км.
Затраты на доставку удобрений от прирельсовой базы в хозяйство в среднем в Республике Беларусь составляют 22 МДж на 1 т/км, на хранение в складах хозяйства – 38,8 МДж/т. Средние энергозатраты на хранение, транспортировку и внесение 1 ц минеральных удобрений в зависимости от дальности перевозки приведены в табл. 3.
Таблица 3. Средние энергозатраты на хранение, транспортировку и внесение 1 ц минеральных удобрений в зависимости от дальности перевозки, МДж
Транспортировка от рельсового склада до хозяйственного, км | Транспортировка от хозяйственного склада до поля, км | |||||||
Прямоточная технология | Перегрузочная технология | |||||||
1 | 3 | 5 | 7 | 9 | 5 | 10 | 15 | |
0 | 53,4 | 59,9 | 69,3 | 83,9 | 129,9 | 60,9 | 70,0 | 82,7 |
10 | 65,1 | 71,6 | 81,5 | 96,0 | 139,0 | 73,1 | 82,1 | 94,8 |
20 | 82,4 | 89,9 | 98,7 | 113,2 | 156,2 | 90,3 | 99,8 | 112,0 |
40 | 118,1 | 124,6 | 134,1 | 147,9 | 191,6 | 125,7 | 134,7 | 147,4 |
Энергозатраты на погрузку, транспортировку и внесение органических удобрений приводятся в табл. 4, а на уборку, доработку и реализацию дополнительного урожая за счет удобрений – в табл. 5. Общие затраты энергии при применении удобрений слагаются из энергозатрат на производство удобрений, их транспортировку, погрузку и внесение, а также на уборку, доработку и реализацию дополнительного урожая.
Например, требуется рассчитать энергетическую эффективность применения удобрений под озимую рожь. От хозяйства до базы 15 км. Под озимую рожь внесены минеральные удобрения в дозе N80Р50К60 (аммиачной селитры – 2 ц/га, аммофоса – 1, хлористого калия – 1 ц/га) в физической массе.
У нас под озимую рожь внесено 190 кг NРК. В табл. 6 находим, что окупаемость 1 кг NРК у озимой ржи составляет 6,1 кг зерна. Следовательно, прибавка урожая зерна этой культуры от применения удобрений составит 9,7 ц (190 · 5,1 = 969 кг).
Зная сколько содержится энергии в кг продукции в натуре (см. табл. 1), находим количество энергии, накопленной в прибавке урожая:
Рассчитываем по вышеприведенной формуле энергозатраты:
- связанные с производством минеральных удобрений:
- на доставку удобрений в хозяйство с базы:
Таблица 4. Энергетические затраты на погрузку, транспортировку и внесение твердых органических удобрений, МДж/т
Расстояние, км | Доза внесения, т/га | |||||
Прямоточная технология | Перевалочная технология | |||||
20 | 40 | 60 | 20 | 40 | 60 | |
0,5 | 93 | 86 | 80 | – | – | – |
1,0 | 109 | 102 | 96 | – | – | – |
1,5 | 125 | 118 | 112 | – | – | – |
2,0 | 140 | 134 | 128 | 220 | 209 | 198 |
2,5 | 157 | 151 | 144 | 233 | 222 | 210 |
3,0 | 172 | 165 | 159 | 246 | 234 | 223 |
3,5 | 188 | 180 | 174 | 259 | 245 | 236 |
4,0 | 204 | 195 | 190 | 272 | 258 | 249 |
4,5 | 220 | 211 | 204 | 285 | 272 | 261 |
5,0 | 235 | 227 | 221 | 298 | 285 | 274 |
5,5 | 250 | 243 | 237 | 310 | 298 | 287 |
6,0 | 266 | 260 | 253 | 323 | 312 | 300 |
6,5 | 283 | 270 | 269 | 337 | 326 | 314 |
7,0 | 298 | 292 | 284 | 350 | 338 | 326 |
7,5 | 313 | 307 | 300 | 361 | 351 | 339 |
8,0 | 328 | 324 | 315 | 374 | 364 | 351 |
8,5 | 343 | 340 | 329 | 387 | 378 | 364 |
9,0 | 359 | 355 | 346 | 400 | 390 | 377 |
9,5 | 374 | 370 | 362 | 412 | 403 | 390 |
10,0 | 394 | 385 | 379 | 425 | 417 | 402 |
11,0 | 425 | 416 | 411 | 449 | 440 | 425 |
Таблица 5. Примерные энергозатраты на уборку, доработку и реализацию дополнительного урожая за счет удобрений
Источник