Энергетическая оценка эффективности агроэкосистем

Одно из основных отличий природных экосистем от сельскохозяйственных (агросистем) заключается в том, что последние в процессе своего функционирования получают дополнительную энергию в виде использованного топлива, удобрений, пестицидов, работы машин и т.д. Для объективной оценки эффективности современных агросистем применяется энергетические анализ, который построен на учете соотношения энергии, полученной и затраченной в процессе функционирования агроэкосистемы. Снижение энергозатрат на производство единицы продукции в настоящее время является основной задачей, состоящий в сельском хозяйстве.

Расчет энергии, аккумулированной в надземной фитомассе сельскохозяйственных культур зернопропашного и зернотравяного севооборотов, средняя величина аккумулированной энергии для каждого севооборота.

За цикл вегетации энергия общей наземной фитомассы (Епф) представлена суммой энергии, заключенной в основной продукции (Еоф) и побочной продукции (Епф) сельскохозяйственной культуры:

Епф=Еоф+Епф

Энергию, заключенную в основной продукции, находят:

Еоф=1000YoCoQo, где 1000 – для перевода из т/га в кг/га; Yo – урожайность основной продукции, т/га; Co – коэффициент пересчета на содержание сухого вещества в основной продукции, доли единицы; Qo – энергосодержание основной продукции, МДм/кг.

Энергию, заключенную в побочной продукции, находят:

Епф=1000YпCпQп, где 1000 – из т/га в кг/га; Уп – урожайность побочной продукции, т/га; Сп – коэффициент перерасчета на содержание сухого вещества в побочной продукции, доля единицы; Qп – энергосодержание побочной продукции, МДж/кг.

Средняя величина аккумулированной энергии для севооборота (Еф) рассчитывается по формуле:

Еф1+Еф2+…+Ефn

, где n – число культур севооборота.

Антропогенная энергия, затраченная на возделывание сельскохозяйственной культуры в агроэкосистеме (Еаn), представляет собой сумму энергии овеществленных затрат (Аn) и прямых и косвенных затрат (Бn):

Ean=An+Бn,

Овеществленные затраты состоят из энергии удобрений (Еу), пестицидов (Ея) и семян (Ес):

Аn=Еу+Ея+Ес

Энергосодержание минеральных удобрений определяют по формуле:

Еу=86,8N+13,8P+8,8K, где 86,8; 13,8; 8,8 – энергетические эквиваленты, соответственно: для азотных, фосфорных, калийных удобрений, МДж/кг; буквы – дозы удобрений, кг/га.

Энергия, содержащаяся в пестицидах, определяется по формуле:

Ея=DnQя , где Dn – доза пестицида, кг/га; Qя – энергосодержание пестицидов, МДж/кг, Энергосодержание гербицида 2,4Д составляет 105,6 МДж/кг, гербицида эптам – 314,9 Мдж/кг.

Энергия, содержащаяся в семенах, определяется по формуле:

Ec=NcQo , где Nc – норма высева семян, кг/га; Qo – энергосодержание семян, Мдж/кг. Энергосодержание семян пшеницы и ячменя 19,13; горох 19,79; кукурузы 18,35; люцерны 19,7; свеклы 18,4 Мдж/кг.

Средняя антропогенная энергия на возделывание сельскохозяйственных культур в севообороте рассчитывается по формуле:

Ea1+Ea2+…+Ean

, n – число культур севооборота.

Энергетическая оценка эффективности технологий, используемых сельскохозяйственных культур: Ефп

,где Rn – энергетическая эффективность с/х технологий.

Энергетическая оценка эффективности функционирования зернопропашного и зернотравяного севооборотов:

Еф

Энергетическая эффективность агроэкосистеммы (R), показывает во сколько раз энергия, содержащаяся в урожае с/х культур, больше энергии, вложенной в процесс их возделывания. Чем выше величина R, тем энергетически более эффективной считается агроэкосистема.