II. Задания к практическим занятиям и порядок их выполнения.

Задание 1. Определите содержание энергии в основной продукции различных чипов севооборотов Баймакского ОПХ на удобренном фоне, МДж/га.

Исходные данные:

Виды и типы севооборотов	Доля в структуре посевных площадей, %			Выходе 1 га пашни, ц		Баланс гумуса, %
	пара	зерновых культур	кормовых культур	зерна	всей про­дукции, к. ед
1	2	3	4	5	6	7
Полевые
1. Двупольный зернопаровой: пар, пшеница.	50	50	-	12,3	17,4	-0,21
2. Трехпольный зернопаровой: пар, пшеница, пшеница.	33	67	-	13,3	18,9	-0,19
3. Четырехпольный зернопаровой: пар, пшеница, пшеница, ячмень.	25	75	-	16,9	24,8	-0,22
4. Четырехпольный зернопаровой: пар, рожь, пшеница, ячмень.	25	75	-	19,3	28,2	-0,23
5. Пятипольный зернопаровой: пар, рожь, пшеница, горох, пшеница	20	80	-	19,4	27,7	-0,24
6. Пятипольный зернопаровой: пар, пшеница, пшеница, горох, пшеница	20	80	-	17,2	24,9	-0,23
7. Шестипольный зернопаропропашной: пар, пшеница, кукуруза, пшеница, вико – овес, пшеница.	16,7	50	33,3	11,7	22,8	+0,07
8. Шестипольный зернопаропропашной: пар, пшеница, пшеница, кукуруза, пшеница, ячмень.	16,7	66,6	16,7	14,4	26,3	-0,11
9. Семипольный зернопаропропашной: пар, пшеница, пшеница, кукуруза, пшеница, вико – овес, ячмень.	14,3	57,1	28,6	11,8	24,7	+0,08
1	2	3	4	5	6	7
Кормовые
10. Пятипольный зернотравянопропашной: вико – овес, ячмень, могар, кукуруза, пшеница.	-	40	60	10	32,7	+0,15
11. Семипольный зернотравяной: горох, пшеница, травы 1-3 года, просо, пшеница.	-	42,8	57,2	8,2	22,3	+0,05

Примечания:

1. урожайность зерновых по всем видам культур принять указанную в таблице;

2. урожайность кукурузы на силос 213 ц/га;

3. вико – овес на сено 40 ц/ га;

4. горох на зерно 25,6 ц/га;

5. многолетние травы на сено 32 ц/га.

Порядок выполнения задания. В таблице «Исходные данные» указана доля посевных культур в севообороте и средняя за 3 года урожайность всех зерновых культур в пересчете на всю площадь севооборота, включая пар. За время учебного занятия студенту поручается определить энергию основной продукции по 1-2 полевым и 1 кормовому. Схему севооборотов можно взять из таблицы «Исходные данные» или из своего курсового проекта.

В приложении, табл. 1, указано содержание энергии в 1 кг сухого вещества сельскохозяйственных культур и коэффициент их перевода в сухое вещество.

Энергию урожая сельскохозяйственных культур определяют по формуле:

,

где Э_у– энергия урожая основной продукции (зерна), МДж/га;

У – урожайность сельскохозяйственной культуры, ц/га;

К₁– коэффициент перевода урожая основной продукции в сухое вещество;

К₂– содержание общей энергии в 1 ц. сухого вещества.

Порядок расчетов рассмотрим на примере двухпольного паро-зернового оборота, где зерновые культуры занимают 50% площади севооборота. Урожайность зерна в расчете на всю площадь севооборота составляет 12,3 ц/га. Следовательно, Э_у= 12,3 ц/га × 0,86 × 1949 МДж = 20616 МДж, или 4924 Мкал(4,9×10⁹).

Согласно таблице 2 приложения, 1 т бензина содержит 1010 Мкал энергии. Поэтому условно можно считать, что урожайность основной продукции с 1 га севооборота эквивалентен 4,9 т бензина (4924 Мкал : 1010 Мкал).

За 10 лет (с 1982 по 1991 гг.) содержание гумуса в пахотном слое почвы 20-22 см. сократилось на 0,21%, ежегодные потери гумуса с 1 га пахотного слоя севооборота определим по формуле:

,

где П_г– потери гумуса почвы, т/га;

р – площадь, м²;

h– глубина пахотного слоя, м;

d– плотность почвы, г/см³;

k– содержание гумуса в пахотном слое,%;

t– период между обследованиями, лет.

Отсюда: П_г = 10000 м²× 0,21 м × 1,16 г/см³× 0,21 % : 100: 10 лет = = 0,512т/га, т.е. ежегодные потери гумуса в севообороте составляют 512 кг/га, а в каждом килограмме гумуса содержится 5000-5100 Ккал или 20,9-21,4 МДж энергии. Следовательно, ежегодные не компенсируемые потери энергии почвы составляют 2,56 Мкал энергии.

Задание 2. Определите энергетическую эффективность (энергоотдачу или экзергическнй КПД) различных систем удобрений в семипольном зернопаропропашном севообороте Баймакского ОПХ.

Исходные данные:

Варианты ежегодного внесения ми­неральных удобрений на 1 га пашни	Выход зерна с 1 га севооборота
	без вне­сения навоза	при внесении навоза, т
		5	10	15	20
1	2	3	4	5	6
1. Контроль без удобрений	12,4	14,0	14,9	15,1	14,8
2. Внесение N21, P45, К6, (72 кг/га)	13,1	14,5	16,2	15,6	15,5
3. Внесение N31, Р54, К15 (100 кг/га)	14,1	15,2	16,3	16,0	16,2
4. Внесение N54, P51, К31 (136 кг/га)	14,1	15,9	16,3	16,6	16,3

Энергетическую эффективность (г/) определяют на основе методики ЦИНАО по формуле:

где ΔЭ_У– количество энергии, полученной в прибавке основной продук­ции от применения минеральных и органических удобрений, МДж;

А^º– энергозатраты на применение удобрений, МДж;

,

где Д_N, Д_P, Д_К– дозы внесения азотных, фосфорных и калийных удобрений 1 кг/га д.в.;

а_N,а_P,а_К– энергетические затраты на 1 кг д.в. азотных, фосфорных и калийных удобрений.

Пример расчета задания 2.

По таблице «Исходные данные» определим прибавку урожая зерновых культур о внесения N₂₁,P₄₅,K₆на фоне без внесения навоза. Она равна 13,1 ц/га - 12,4 ц/га = 0,7 ц/га.

Следовательно, ΔЭ_у= 0,7 ц/га × 0,86 × 19,49 МДж = 1173 МДж = = 280 Мкал.

По таблице 2 приложения находим энергозатраты на удобрения и определим Аº = (21 × 86,8) + (45 × 12,6) + (6 × 8,3) = 1823 + 567 + 50 = 2440 МДж или 583 Мкал.

Из приведенных данных видно, что применение минеральных удобрений без внесения органических в хозяйстве с точки зрения энергозатрат малоэффективно.

В определенной степени это связано с тем, что в расчетах не учтена кукуруза на силос, вико – овес на зеленый корм и побочная продукция зерновых (солома и мякина).

Урожайность кукурузы на силос в хозяйстве составила 213 ц/га, а вико – овса на сено – 25,6 ц/га.

Выход побочной продукции яровой пшеницы и ячменя при урожайности У= 13,1 ц/га определим по формуле: Х = 1,3 × 13,1 + 4,2 = = 21,2 ц/га.

Эти культуры дают дополнительную прибавку энергии полученной про­дукции: Э_у= (213 × 0,25 × 16,39) + (25,6 × 0,20 × 16,39) + (21,2 × 0,25 × × 15,40) = 873 + 84 + 82 = 1039 МДж или 248 Мкал.

С учетом дополнительно учтенной продукции севооборота энергетическая эффективность удобрений составляет: