В республике Беларусь принят и последовательно реализуется Закон «Об энергосбережении», который был принят Палатой представителей 19 июня 1998 года
| Вид материала | Закон |
- Палатой Государственного Собрания Республики Башкортостан 24 июня 1997 года. Одобрен, 95.75kb.
- Опрокуратуре Республики Беларусь Принят Палатой представителей 11 апреля 2007 года, 577.34kb.
- Принят Палатой Представителей 7 февраля 2001 года Одобрен Палатой Республики 5 февраля, 360.03kb.
- Принят Областной Думой законодательного Собрания Свердловской области 22 июня 2004, 849.71kb.
- Принят Областной Думой законодательного Собрания Свердловской области 22 июня 2004, 1232.58kb.
- А к о н республики беларусь онекоммерческих организациях Принят Палатой представителей, 547.69kb.
- Принят Областной Думой законодательного Собрания Свердловской области 25 ноября 2008, 48.09kb.
- Принят Государственной Думой 5 июня 1998 года Одобрен Советом Федерации 10 июня 1998, 444.82kb.
- Г. И. Микерин Руководитель тематической секции по методологии и стандартам, 96.75kb.
- Принят Областной Думой законодательного Собрания Свердловской области 22 января 2008, 180.53kb.
ВВЕДЕНИЕ
В Республике Беларусь принят и последовательно реализуется Закон «Об энергосбережении», который был принят Палатой представителей 19 июня 1998 года. В соответствии с данным законом «энергосбережение является приоритетом государственной политики в решении энергетической проблемы в Республике Беларусь». Под энергосбережением понимается деятельность, направленная на снижение расхода (потерь) топливно-энергетических ресурсов на всех стадиях от получения до использования. Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов ставит задачу достижения максимальной эффективности при соответствующем уровне развития техники и технологий.
Конкретные мероприятия по сокращению затрат на 30% в сельском хозяйстве были разработаны и утверждены Постановлением коллегии Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь 22.05.2002 года, которые предусматривали:
- реальное совершенствование структуры посевных площадей;
- внедрение научно обоснованных севооборотов;
- использование широкозахватных агрегатов при подготовке почвы;
- совмещение технологических операций за счет применения комбинированных агрегатов;
- совершенствование технологических приемов внесения минеральных удобрений и средств защиты растений;
- увеличение удельного веса используемых комплексных удобрений;
- использование современных высокопроизводительных машин и механизмов;
- соблюдение технологической дисциплины на всех этапах производства.
Значительные задачи в плане совершенствования сельскохозяйственных технологий с целью существенного снижения энергетических затрат поставлены Государственной программой возрождения и развития села на 20052010 годы [1]. Комплекс запланированных мероприятий позволит снизить удельный расход материальных и энергетических ресурсов в 1,11,15 раза.
Статистические данные (табл. 1) указывают на снижение более чем в 2 раза объемов потребления основных видов энергетических ресурсов с 1990 по 2001 годы [2], в том числе в расчете на гектар пашни.
Т а б л и ц а 1 . Потребление топливно-энергетических ресурсов в сельском
хозяйстве Беларуси
| Годы | Электро- энергия, млрд.кВт·ч/ тыс.т у.т | Дизельное топливо, тыс.т/ тыс.т у.т | Автобензин, тыс.т/ тыс.т у.т | Всего энерго- ресурсов, тыс.т у.т | Валовая продук- ция в сопо- сто- вимых ценах, млрд. руб. | Энерго- емкость, кг у.т./ руб. | Расход топлива на 1 га пашни, кг у.т./ га |
| 1985 | 4,6/570,0 | 1258/1824,1 | 560/851,2 | 3245,3 | 13,20 | 0,246 | 523,4 |
| 1990 | 7,0/870,0 | 1325/1921,2 | 672/1021,4 | 3812,7 | 13,34 | 0,286 | 625,0 |
| 1994 | 5,7/701,1 | 893/1294,8 | 328/498,6 | 2494,5 | 10,14 | 0,246 | 402,3 |
| 1995 | 4,8/590,0 | 803/1164,3 | 265/402,8 | 2127,2 | 9,77 | 0,223 | 347,9 |
| 1996 | 4,5/560,1 | 783/1197,1 | 273/414,9 | 2132,1 | 9,91 | 0,215 | 343,9 |
| 1997 | 4,4/550,3 | 798/1157,2 | 276/419,5 | 2126,6 | 9,43 | 0,225 | 345,8 |
| 1998 | 4,3/530,2 | 753/1091,8 | 255/387,6 | 2009,4 | 9,37 | 0,214 | 326,7 |
| 1999 | 4,1/510,1 | 673/975,8 | 221/335,9 | 1821,7 | 8,60 | 0,212 | 296,2 |
| 2000 | 3,9/480,2 | 690/1000,5 | 203/309,2 | 1789,9 | 9,4 | 0,191 | 289,4 |
| 2001 | 3,8/460,1 | 604/875,8 | 157,2/238,9 | 1574,8 | 9,57 | 0,164 | 278,2 |
Своевременность принимаемых мероприятий по энергосбережению очевидна. При прогнозируемом росте населения в мире до 8 миллиардов в 2020 году запасов нефти хватит приблизительно на 46 лет, а рост ее потребления за последние годы составляет 130%. Поэтому делается заключение о том, что:
- цена на нефть будет постоянно повышаться;
- потребление ископаемой энергии негативно отражается на явлении «парникового эффекта»;
- неминуемы ограничения потребления многих ископаемых форм носителей энергии.
Уникальность сельскохозяйственного производства состоит в том, что наряду с потреблением энергии для возделывания растения благодаря процессу фотосинтеза накапливают энергию и передают ее с продуктами питания (табл. 2). При этом производство энергии превышает потребление в 1,042,25 раза [3].
Т а б л и ц а 2. Энергетический баланс при возделывании
различных растений
| Показатели | Энергетические показатели, ГДж/га | ||||
| Рапс | Сахарная свёкла | Пшеница | Кукуруза (зерно) | Картофель | |
| Потребление энергии | 27,8 | 97,8 | 56,1 | 53,7 | 84,1 |
| Производство энергии | 62,7 | 159,8 | 64,2 | 68,9 | 87,5 |
| Отношение произведен-ной энергии к потребляемой | 2,25 | 1,63 | 1,14 | 1,28 | 1,04 |
Наибольшей эффективности использования энергии можно достичь при возделывании рапса и сахарной свеклы. Кроме того, семена рапса могут использоваться для получения биодизельного топлива. Максимального значения коэффициента энергетической эффективности (13,7) можно добиться при возделывании грубых кормов в полевом кормопроизводстве.
Основной задачей рациональных технологий в сельском хозяйстве является максимальное использование потенциала растений для получения энергетически оправданной продукции. При этом важны все операции технологического цикла возделывания сельскохозяйственных культур.
1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
На обработку почвы расходуется до 40% энергетических и 25% трудовых затрат от всего объема полевых работ по возделыванию сельскохозяйственных культур. Стремление к выполнению операций по обработке почвы с меньшими затратами вызывает появление новых технологий и соответствующих технических средств.
Сокращение интенсивности обработки почвы является существенным мероприятием по снижению производственных затрат в растениеводстве. С учетом растущих во всем мире потребностей в энергии энергозатратная обработка почвы не может считаться перспективной и отвечать этим аспектам. Чтобы вспахать гектар земли, нужно плугом поднять, перевернуть и раскрошить около 6 тыс. тонн почвы. Чем глубже производится обработка почвы, тем больше требуется силы тяги и расхода топлива и, кроме того, теряется ценное рабочее время в вегетационный период.
Тенденции в обработке почвы в значительной мере определяются необходимостью снижать издержки производства. С другой стороны, имеется также запрос на защиту почвы от переуплотнения и эрозии. Именно поэтому минимальная обработка почвы остается в центре внимания. Вместе с чередованием культур в севообороте и новейшими достижениями в секторе защиты растений будут сняты проблемы, связанные с этим методом ведения сельского хозяйства. Закономерно поднимается вопрос об альтернативах традиционной обработки почвы плугом, которая требует самых больших затрат энергии и снижает производительность работ.
Рабочая скорость, расход топлива, затраты времени и качество работы определяют выбор и использование почвообрабатывающих машин. Необходимыми являются экономящие энергию системы обработки, которые позволяют одновременно реализовать потенциал растений и обеспечить другие конструктивные преимущества. Консервирующая обработка почвы, «прямой» посев без предварительной обработки и в последнее время также посев одновременно с уборкой поля зерновым комбайном относятся к перспективным. Безотвальная обработка почвы может производиться с учетом особенностей почв, севооборотов и реальных производственных условий. Консервирующая обработка почвы не сопровождается дополнительными проблемами, если в пределах севооборота пропашные культуры ежегодно чередуются со злаками. Также хорошо окультуренные почвы с высоким содержанием гумуса обычно требуют только незначительной интенсивности обработки. В противоположность этому обработка должна производиться интенсивнее в севооборотах с высокими долями зерновых и при значительном внесении органических удобрений или соломы на бедных гумусом и уплотненных почвах.
Переход на обработку без плуга требует последовательности других согласованных мероприятий после уборки урожая вплоть до посева. Кто полагает, что можно чисто механически заменять плуг культиватором или другим орудием, ошибается. Консервирующая обработка почвы без плуга и особенно «прямой» посев и посев при уборке комбайном осуществимы только при помощи новых машин с целенаправленным их применением в зависимости от состояния почвы и предшественника.
Первой предпосылкой для высоких урожаев является достаточное водоснабжение растений. Чтобы гарантировать удовлетворение повышенных потребностей в воде, следует минимизировать наземное испарение и поверхностный сток, повышать водоудерживающую способность почвы за счет обогащения органической субстанцией. Это начинается с обработки почвы сразу после уборки предшественника. Для лущения стерни используются ротационные бороны, культиваторы и дисковые орудия (рис. 1).
Рис. 1. Комбинация дисковой бороны и катка
(DISCMAX, фирма Gaspardo).
Кроме того, используются роторные культиваторы, но они энергозатратны и дороже в применении. Глубина от 5 до 7 см является достаточной для разрушения корневой системы растений. Для заделки соломы требуется рабочая глубина от 7 до 12 см. Нужно предусматривать для заделки каждых 10 ц соломы с гектара один сантиметр рабочей глубины обработки почвы путем лущения. Бороны с вырезными дисками хорошо подходят для песчаных почв. Глубина рыхления ограниченна в большинстве случаев 10 см. Рабочая скорость должна была составлять не меньше 10 км/ч.
Культиваторы в зависимости от цели работы могут снабжаться лапами с различными наконечниками: стрельчатыми, копьевидными, винтовыми, наральниковыми и др. В то время как стрельчатые лапы больше рыхлят и режут, копьевидные могут лучше перемешивать почву и растительные остатки. Культиваторы должны иметь не менее трех поперечных балок с рабочими органами. Оптимальным является расстояние между балками от 60 см при расстоянии между стойками лап примерно 65 см. Обеспечиваемое расстояние между следами 25 см оказалось пригодным на практике. Увеличение до 80 см расстояния от опорной поверхности лап до рамы предотвращает вероятность забивания орудия растительными остатками.
Оборудование различных почвообрабатывающих орудий катками достойно рекомендации в большинстве комбинаций и находит все большее применение (рис.2).
Рис.2. Чизельный агрегат с дисками и катками (Tiger AS, фирма HORSCH).
Бороны с гладкими дисками довольно долго применялись в Германии, но затем оказались непригодными, так как они не справлялись перерезать большое количество растительных остатков и плохо смешивали их с почвой. Сегодня они имеются только лишь в комбинации с короткими культиваторами. С этими дисками короткие культиваторы достигают хорошего измельчения и перемешивания соломы с почвой. На практике предпочтительно применение оборудования со стрельчатыми лапами при расстоянии между следами больше 30 см в сочетании с зубчатыми (вырезными) дисками. Также здесь уместны катки, которые регулируют осадку рабочих органов и плотность почвы.
Для поверхностной обработки стерни хватает, как правило, упомянутых устройств. После двукратного применения культиватора с дисками может производиться посев по технологии с мульчированием.
С точки зрения экономии затрат времени (табл.3) превосходство назначения обработки без плуга однозначно по сравнению с обычной обработкой почвы и посевом. Сравнимые результаты качества обработки получаются в результате менее значительного применения техники.
Т а б л и ц а 3. Пример исследования затрат времени на работу
сельскохозяйственной техники по различным технологиям
(Швейцария) обработки почвы и посева зерновых
| Операции, ширина захвата | Затраты времени, ч/га |
| Вспашка, боронование, посев (3 технологические операции), 3 м | 5,3 |
| Вспашка, комбинированный агрегат, 3м | 4,2 |
| Культивация, посев по мульче, 3м | 3,2 |
| Прямой посев комбинированным агрегатом | 1,8 |
Потребление энергии является важным фактором при выборе глубины обработки различных видов почв. Это подтверждают следующие данные (табл. 4).
Т а б л и ц а 4. Расход топлива при глубокой и поверхностной
обработке культиватором
| Показатели | Тип почвы | |||
| Суглинистая | Супесчаная | |||
| Глубина обработки | Мелкая | Глубокая | Мелкая | Глубокая |
| Расход дизельного топлива, л/га | 12,2 | 25,6 | 10,3 | 23,8 |
| Скорость движения, км/ч | 7,5 | 5,9 | 10,9 | 8,1 |
Расход топлива существенно увеличивается на почвах с высокой долей глины. Наряду с более высоким потреблением топлива, небольшая площадь может обрабатываться в равное время, если культиватор настраивается на большую глубину.
Для совмещения операций предпосевной подготовки почвы с посевом выпускаются комбинированные агрегаты АПП-3, АПП-4, АПП-4,5, АПП-6А, а также известны подобные машины фирм Amazone, Kockerling, Gaspardo, Vederstad, Eck-Sigma и др. Удельные затраты мощности на работу почвообрабатывающе-посевных агрегатов (рис. 3) находятся в пределах 19,734,3 кВт/м (среднее значение 24,6 кВт/м, коэффициент вариации 11,9%). В сравнении с агрегатами для предпосевной подготовки почвы с пассивными рабочими органами средний показатель удельных энергозатрат увеличивается на 2,1кВт/м.
Технико-экономическое сравнение различных процессов обработки почвы (табл. 5) доказывает преимущества вариантов мелкой обработки и прямого посева без обработки почвы.
Рис. 3. Удельные затраты мощности почвообрабатывающе-
посевных агрегатов с различной шириной захвата.
Т а б л и ц а 5. Влияние различных способов обработки почвы на расход топлива, затраты труда и экономические показатели при возделывании озимой пшеницы
(предшественник сахарная свекла, Германия)
| Показатели | Способ и глубина обработки почвы | |||
| Плуг, комбинированный агрегат, 30 cм | Технология посева по мульче, 20 cм | Технология посева по мульче, 10 cм | Прямой посев без обработки | |
| Расход дизельного топлива, л/га | 55 | 38 | 20 | 15 |
| Затраты труда на 1 га, чел.-ч/га | 3,5 | 2,6 | 2,0 | 1,8 |
| Урожай пшеницы, ц/га | 79 | 77 | 77 | 75 |
| Доход, €/га | 686 | 717 | 736 | 739 |
При первых трех вариантах поле обрабатывалось после уборки предшественника бороной с вырезными дисками. Это вызывало дополнительные издержки по сравнению с вариантом 4, где никакая обработка почвы не производилась, однако ее не стали учитывать в экономических показателях дохода. Доход служит для обеспечения издержек и устанавливается из разницы доходов с переменными издержками. Можно обозначать его также как валовой доход. В анализируемых вариантах обработки почвы получены близкие показатели по урожайности.
Многолетние эксперименты отчетливо показывают, что современные системы обработки почвы в сравнении с традиционными на базе отвального плуга имеют преимущества. Это выражается, прежде всего, в относительно меньшей потребности в энергии и других затратах. По данным фирмы АГРИМАТКО-96, затраты на применение сеялки UNIDRILL G399 (рис. 4) составляют 43,7 USD/га (расход топлива 3,25 л/га). При традиционной технологии (вспашка, культивация, обработка АКШ, посев СПУ-6) приведенные затраты достигают 75,9 USD/га.
Рис. 4. Сеялка прямого посева (UNIDRILL G300, фирма Sulky).
Экономия энергии в будущем еще больше будет определять условия и технологии сельскохозяйственного производства. К этому добавляются экологические преимущества современной агротехники и системы машин по защите почв от эрозии, переуплотнения, а также по повышению биологической активности почвы и уменьшению передачи в атмосферу углекислого газа.
Выделяются технологии с сокращением интенсивности обработки почвы. При низких ценах на зерно (примерно 9 €/ц), которые имеют тенденцию дальнейшего снижения, а также высокие издержки на топливо часто заставляют отказываться от роста урожая и учитывать общий доход. Однако не обязательно, что сокращение интенсивности обработки почвы снижает доход и могут ожидаться даже более высокие урожаи (табл. 6).
Т а б л и ц а 6 . Влияние обработки почвы на урожай (ц/га) в 2002 – 2004 годах на земле Мекленбург-Верхняя Померания (Германия) (S.-M. Willert и М. Piel, 2005)
| Культура | Вид обработки | |
| отвальная | безотвальная | |
| Озимая пшеница | 67,7 | 69,8 |
| Озимый рапс | 37,5 | 39,6 |
| Озимый ячмень | 62,2 | 66,7 |
| Сахарная свёкла | 494 | 538 |
Повышение урожая при посеве по мульче и «прямом» посеве вероятнее, чем увеличение дохода. Это обосновывается в первую очередь более высокой надежностью соблюдения оптимальных агротехнических сроков выполнения технологических операций. В зависимости от применяемой системы машин в 2 раза и более повышается эффективность (см. табл.1 и 3). Нет значительной опасности в сокращении урожаев и при использовании технологии «прямого» посева без обработки почвы. В Республике Беларусь налажено производство комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов АПП-4,5 и сеялок прямого посева СПП-3,6 и СЗС-400 (рис. 5) для данных технологий.
Рис. 5. Схема зернотуковой сеялки для прямого посева.
Дальнейшая возможность для рационализации растениеводства существует в объединении посева с уборкой предшественника. Первоначально разработанный для возделывания пожнивных культур так называемый «комбайн-сеялка» проверен учреждением исследования для сельского хозяйства и рыболовства земли Мекленбург-Верхняя Померания при возделывании рапса. При этом посев озимого рапса происходит в технологической операции одновременно с лущением. В отличие от поверхностного рассева, при котором посев рапса производился в стерню, речь идет о точном непосредственном посеве комбайном одновременно с уборкой. Посевное оборудование обычно монтируется сзади жатки комбайна. Высеваемое зерно точно дозируется и подается дисковыми сошниками с точной глубиной заделки в треугольную канавку. Посевное оборудование можно легко монтировать и просто использовать. Это не снижает производительности зерноуборочного комбайна. Технологический процесс отличается от наблюдаемого при обыкновенном посеве. Особенное значение имеет заделка соломы. В связи с высокими урожаями сельскохозяйственных культур обостряется проблема запашки растительных и пожнивных остатков. В целом измельчение соломы в комбайне должно быть улучшено, и внимание уделяется качеству мульчирования стерни и основной обработке почвы. Солома должна измельчаться очень коротко (до 35 см) и по возможности распределяться по полю более равномерно. Нужно создавать условия, которые позволяют легко прорастать через слой соломы молодым растениям рапса (зародыш до стадии двух листьев). Возможность для содействия прорастанию состоит в прижимании соломы валиками-катками. Также возможно убирать солому перед появлением всходов.
Посев одновременно с уборкой комбайном оказался наиболее экономичным (табл. 7). Высокий доход при этом способе посева обеспечивается благодаря незначительным издержкам на машины и меньшим расходам на зарплату. С учетом использования гербицидов дальнейшие издержки могут сокращаться. При наличии на поле значительного количества соломы опасность состоит в том, что подсемядольное колено (Hypokotyl) и стебель вытягиваются. Это ухудшает зимостойкость рапса. В этом случае должны дополнительно применяться фунгициды. Эффективным является также протравливание посевного зерна препаратами с SAT в 2002 (активное вещество Metconazol).
Таким образом, для большинства почв возделывание сельскохозяйственных культур можно предпринимать без отвальной обработки.
Технологии без плуга потребуют как для обработки почвы, так и для последующего посева новой системы машин и комбинаций с использованием различных рабочих органов. При возделывании по мульче и
Т а б л и ц а 7. Сравнение различных методов обработки почвы при возделывании рапса (R.-R. Schulz, 2005)
| Показатели | Обработка | Посев комбайном при уборке предшественника | |||
| отвальная | безотвальная | ||||
| Наличие соломы | Нет | Нет | Нет | Есть | Нет |
| Урожайность, ц/га | 47,2 | 52,6 | 47,3 | 49,8 | 49,5 |
| Цена, €/ц | 21 | 21 | 21 | 21 | 21 |
| Доход, €/га | 991 | 1105 | 993 | 1046 | 1040 |
| Стоимость защиты растений, €/га | 204 | 204 | 141 | 141 | 141 |
| Переменные затраты, €/га | 106 | 89 | 57 | 81 | 57 |
| Затраты на зарплату, €/га | 62 | 56 | 31 | 47 | 31 |
| Общий доход, включая зарплату, €/га | 389 | 521 | 534 | 545 | 575 |
«прямом» посеве все издержки значительно ниже, чем при традиционной технологии. Правильное применение технологии обработки почвы без плуга не снижает величины дохода. Наряду с экономическими преимуществами и высокой конкурентоспособностью технологий с сокращенными обработками почвы имеются также экологические преимущества. Определенные проблемы в применении данных технологий требуют дальнейших исследований и накопления практического опыта.