Завдання

1. Розрахувати баланс органічної речовини за ротацію зерно - просапної і зерно - трав'яного сівозмін.

Практична робота 5 Енергетична оцінка ефективності агроекосистем

Одна з основних відмінностей природних екосистем від сільськогосподарських (агроекосистем ) полягає в тому, що останні в процесі свого функціонування отримують додаткову енергію у вигляді використаного палива, добрив, пестицидів, роботи машин і т. д. Для об'єктивної оцінки ефективності сучасних агроекосистем застосовується енергетичний аналіз, який побудований на обліку співвідношення енергії, отриманої та затраченої в процесі функціонування агроекосистеми. Зниження енерговитрат на виробництво одиниці продукції в даний час є основною задачею, що стоїть в сільському господарстві (Володін та ін. 1999).

За цикл вегетації енергія загальної надземної фітомаси (Е_фn) представлена сумою енергії , укладеної в основної продукції (Е_оф) та побічної продукції (Е_пф) сільськогосподарської культури:

Е_фn= Е_оф+Е_пф.

Енергію, що міститься в основній продукції, знаходять за формулою:

Е_оФ = 1000·У_о·С_о·Q_о,

де 1000 - коефіцієнт для перерахунку врожайності з т/га в кг/га;

У_о - врожайність основної продукції, т / га;

С_о - коефіцієнт перерахунку на вміст сухої речовини в основній продукції, частки одиниці;

Q_о - енерговміст основної продукції, МДж / кг.

Енергію, яка знаходиться в побічній продукції, знаходять за формулою:

Е_пф = 1000 ·У_п·С_п·Q_п,

де 1000 - коефіцієнт для перерахунку врожайності з т/га в кг/га;

У_п - врожайність побічної продукції, т/га;

С_п - коефіцієнт перерахунку на вміст сухої речовини в побічної продукції, частки одиниці;

Q_п - енерговміст побічної продукції, МДж/кг.

Середня величина акумульованої енергії для сівозміни (Е_ф) розраховується за формулою:

,

де n - число культур сівозміни.

Таблиця 15

Урожайність, коефіцієнти перерахунку на суху речовину, енерговміст основної та побічної продукції

сільськогосподарських культур

№	Сільсько-господарська культура	Основна продукція			Побічна продукція
		Урожайність (Уо), т/га	Коефіцієнт перерахунку (Со)	Енерговміст (Qo), МДж/кг	Урожайність (Уо), т/га	Коефіцієнт перерахунку (Со)	Енерговміст (Qo), МДж/кг
Зерно-просапна сівозміна (крутизна схилу 0-3°)
1.	Ячмінь	4,0	0,86	19,13	4,8	0,84	17,15
2.	Кукурудза на силос	30,0	0,18	16,35	-	-	-
3.	Горох	2,5	0,86	19,79	3,8	0,84	17,15
4.	Пшениця озима	3,5	0,86	19,13	5,3	0,84	17,15
5.	Буряк цукровий	40,0	0,25	18,36	40,0	0,18	16,36
Зерно-трав’яна сівозміна (крутизна схилу 3-5°)
1.	Ячмінь	3,5	0,86	19,13	4,2	0,84	17,15
2.	Люцерна (сіно)	5,0	0,85	21,83	-	-	-
3.	Люцерна (сіно)	4,5	0,85	21,83	-	-	-
4.	Пшениця озима	4,0	0,86	19,13	6,0	0,84	17,15
5.	Горох	3,0	0,86	19,79	4,5	0,84	17,15

2. Антропогенна енергія, витрачена на обробіток сільськогосподарської культури в агроекосистемі (Е_аn) , являє собою суму енергії упредметнених витрат (А_n) і прямих і непрямих витрат (Б_n):

Е_аn = А_n+Б_n.

Опредметнені витрати складаються з енергії добрив (Е_д), пестицидів (Е_п) і насіння (Е_н) :

А_n = Е_д+Е_п+Е_н.

Енерговміст мінеральних добрив визначають за формулою:

Е_д = 86,8·N+13,8·Р+8,8·K,

де 86,8; 13,8; 8,8 - енергетичні еквіваленти, відповідно: для азотних, фосфорних і калійних добрив, МДж/кг;

N, P, K - відповідно дози азотних, фосфорних і калійних добрив, кг/га.

Енергія, що міститься в пестицидах, визначається за формулою:

Е_п = D_пQ_п ,

де D_п - доза пестициду, кг/га;

Q_п - енерговміст пестицидів, МДж/кг.

Енерговміст гербіциду 2,4 Д становить 105,6 МДж/кг, гербіциду естам - 314,9 МДж/кг.

Енергія, що міститься в насінні, визначається за формулою:

Е_н = N_нQ_о,

де N_н - норма висіву насіння , кг/га;

Q_о - енерговміст насіння , МДж/кг.

Енерговміст насіння пшениці та ячменю становить 19,13 , гороху - 19,79, кукурудзи - 18,35, люцерни -19,7, буряків - 18,4 МДж/кг.

Прямі (паливо, електроенергія, витрати живої праці) і непрямі (енергоємність енергетичних засобів: тракторів, комбайнів і т. д.) витрати визначають за таблицею 2.

Середня антропогенна енергія на обробіток сільськогосподарських культур у сівозміні розраховується за формулою:

де n - число культур сівозміни.

Таблиця 16

Норма висіву насіння, дози мінеральних добрив і гербіцидів, прямі і непрямі витрати антропогенної енергії

№	Сільсько-господарська культура	Норма висіву насіння (Nн), кг/га	Дози мін.добрив, кг/га д.р.			Дози пестицидів (Dп), кг/га	Прямі та побічні витрати (Б), МДж/га
			Азотні, (N)	Фосфорні, (Р)	Калійні, (К)
Зерно-просапна сівозміна (крутизна схилу 0-3°)
1.	Ячмінь	220	60	60	60	2,4Д 2кг/га	4016
2.	Кукурудза на силос	30	80	80	80	2,4Д 2кг/га	6799
3.	Горох	300	-	50	50	-	3080
4.	Пшениця озима	250	90	70	70	2,4Д 2кг/га	3663
5.	Буряк цукровий	5	100	100	100	Ептам 5кг/га	17158
Зерно-трав’яна сівозміна (крутизна схилу 3-5°)
1.	Ячмінь	200	50	200	200	-	3736
2.	Люцерна (сіно)	-	-	-	-	-	2325
3.	Люцерна (сіно)	-	-	-	-	-	2149
4.	Пшениця озима	250	70	70	70	2,4Д 2кг/га	3999
5.	Горох	300	-	-	-	-	3383

Енергетичну оцінку ефективності технологій, що використовуються при обробітку сільськогосподарських культур, проводять за формулою:

де R_n - енергетична ефективність сільськогосподарської технології.

Енергетичну оцінку ефективності функціонування зерно-просапної і зерно-трав’яної сівозмін проводять за формулою:

Енергетична ефективність агроекосистеми (R), показує у скільки разів енергія, що міститься в урожаї сільськогосподарських культур, більше енергії, вкладеної в процес їх обробітку. Чим вище величина R, тим енергетично більш ефективною вважається агроекосистема.

Таблиця 17

Основні параметри біоенергетичної оцінки ефективності агроекосистем

№	Сільсько- господарська культура	Еоф	Епф	Ефn	Eд	Еп	Ен	Аn	Ean	R
Зерно-просапна сівозміна (крутизна схилу 0-3°)
1.	Ячмінь
2.	Кукурудза на силос
3.	Горох
4.	Пшениця озима
5.	Буряк цукровий
Зерно-трав’яна сівозміна (крутизна схилу 3-5°)
1.	Ячмінь
2.	Люцерна (сіно)
3.	Люцерна (сіно)
4.	Пшениця озима
5.	Горох

Контрольні питання:

1. У чому сутність енергетичного підходу до аналізу ефективності агроекосистем?

2. Технологія обробітку якої культури є енергетично більш вигідною і енергетично менш вигідною?

3. Функціонування якого сівозміни є енергетично більш вигідним?