Энергетическая эффективность возделывания и уборки сельскохозяйственных культур

Растения используют питательные вещества и влагу почву как строительный материал, из которого в результате фотосинтеза образуется биомасса. Таким образом, энергия солнечного излучения овеществляется в них в виде обменной энергии питательных веществ. Любое воздействие человека на почву и растения, должно быть направлено на интенсификацию этих процессов. Большинство сельскохозяйственных растений имеют значительный биологический потенциал. Так, например, в климатических условиях Беларуси зерновые способны давать урожай 85... 120 ц /га. Повышение энергетической эффективности технологий в растениеводстве может быть достигнуто двумя способами:

повышением биологического (генетического) потенциала растений за счет селекционной работы и модификации генофонда;

снижением затрат энергии и повышением эффективности процессов обработки почвы, возделывания, уборки переработки растений.

Необходимость селекционной работы сегодня ни у кого не вызывает сомнения. Достижение хороших результатов невозможно без использования элитного семенного фонда. Так, например, использование высокопродуктивных сортов позволяет сэкономить более 240 кг у. т. на 1 т физического вещества семян зерновых и более 280 кг — на 1 т семян картофеля, генномодифицированные сорта растений сегодня подвергаются серьезной критике со стороны экологов и медиков. Однако благодаря своей высокой продуктивности и выходу об­менной энергии после длительной апробации по всей видимо­сти также найдут широкое применение.

При выборе специализации севооборота необходимо учитывать потенциал энергетической эффективности выращивания различных сельскохозяйственных культур, который определяется значением коэффициента энергетиче­ской эффективности и выходом совокупной валовой энер­гии с гектара посевной площади. Названный коэффициент в общем случае определяется отношением полученной энергии урожая к совокупным энергетическим затратам на производство продукции.

w + w

W_nn = —

w₃

где , W_nn - энергия, полученная в хозяйственно ценной части урожая;

W_n - энергия побочной продукции;

W₃ - энергия, израсходованная (затраченная) на произ­водство продукции.

Сравнительно высокую энергетическую эффективность имеет технология выращивания однолетних кормовых культур (амарант, суданская трава и др.), обеспечивающая возможность получения кормов с высоким энергосодержанием.

Посевы зернобобовых культур даже при высокой урожайности не отличаются большими значениями коэффи­циента энергетической эффективности и выхода валовой энергии. По выходу обменной энергии с одного гектара, окупаемости и затраченной энергии зернобобовые куль­туры можно расположить в следующей последовательности: люпин белый — 46,1 ГДж/га; кормовые бобы — 32,4 ГДж/га; горох — 17,6 ГДж/га. В то же время урожай зернобобовых имеет высокую ценность из-за значительного содержания протеина (в сое его более 40 %).

Проблема недостатка белка в кормовом рационе сельскохозяйственных животных в Республике Беларусь стоит достаточно остро. В последние годы кормовая единица в среднем по республике была обеспечена протеином на 10 % меньше нормы, что при­вело к перерасходу 20 % кормов и потерям более 1,5 млн т кормовых единиц. В соответствии с республиканской програм­мой "Белок" предусмотрено увеличение посевов гороха и люпина, ведется работа над получением новых сортов сои, прис­пособленных к климатическим условиям республики. Одним из перспективных направлений решения пробле­мы недостатка кормового белка является расширение посе­вов бобовых трав и бобово-злаковых травосмесей (прежде всего клевера), которые позволят максимально вовлечь в зе­мледелие биологический азот. За счет экономии минераль­ного азота совокупные затраты энергии в расчете на 1 ц кормовых единиц у клевера в 3 раза меньше, чем у злаковых трав.

Перспективным для Беларуси является развитие пред­приятий, производящих из рапса и другого растительного сырья экологически чистое топливо для дизельных двигате­лей. Опыт Европы и Австралии показывает, что такое топливо может занять важное место в энергетическом балансе стра­ны. Актуальность данной проблемы заключается также в том, что сырьевая база для развития предприятий подобного рода может формироваться на загрязненных землях, пострадав­ших от последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Из-за плохого технического состояния автотракторной и сельскохозяйственной техники многих сельскохозяйствен­ных предприятий при проведении полевых работ происхо­дит розлив большого количества машинных масел и топли­ва. Побочные продукты производства растительных масел жмых шрот, являются высокобелковыми концентрированными кормами для всех видов сельскохозяйственных животных, они используются в составе комбикормов, и белково-витаминных добавок.

Кормовые достоинства свеклы хорошо известны. Суще­ствуют возможности за счет рационального использования ресурсов и интенсификации технологий повысить энерге­тическую эффективность выращивания свеклы, снизить энергозатраты с 60 до 33 ГДж/га, при этом коэффициент энергетической эффективности возрастает до 3—3,5.

В республике реализуется государственная программа, направленная на обеспечение потребности рынка сахаром собственного производства. В связи с этим посевы сахар­ной свеклы в последние годы значительно увеличены. Высо­кой энергетической эффективности возделывания данной культуры можно добиться только при наличии комплекса современной производительной техники и оборудования. Важным резервом является эффективное использование свекловичного жома, огромное количество которого еже­годно накапливается на сахарных заводах. Наименьшей энергетической эффективностью из приведенных культур обладает картофель. Связано это с высокими прямыми затратами энергии на обработку почвы, посадку, междурядную обработку, уборку, транспортировку, сорти­ровку и хранение.

Таким образом, энергетическая эффективность возделывания и уборки сельскохозяйственных культур определяется влиянием множества природных, технологических и эко­номических факторов, таких как:

генетический потенциал используемых культур и сортов растений;

климатические условия региона и плодородие почвы;

степень вовлечения в процесс формирования урожая природной энергии (солнца, воды и воздуха);

технические и технологические возможности предприятия-производителя;

выбор специализации, структура севооборотов и использование земель с учетом их потенциального плодородия;

уровень организации и управления производством;

социально-экономические условия и др.

Наибольшие потери энергии происходят при обработке почвы и уборке урожая. Эта тенденция в той или иной сте­пени относится и к другим культурам, поэтому сокращение потерь при проведении данных технологических процессов является важнейшей задачей энергосбережения.

Важным аспектом оценки энергетической эффективности является структура энергетических затрат на производство единицы продукции. Зная соотношение затрат топливa, электроэнергии и других составляющих энергетического баланса, можно снижать затраты, не нанося существенного урона технологии в целом, адаптировать технологию к местным социально-экономическим и природным условиям. Очевидно, основным источником экономии должно стать Сокращение затрат энергии по наиболее энергоемким составляющим.

2.Основные понятия, термины, используемые в био - и энергетическом анализе

Производственный сельскохозяйственный про­цесс - совокупность природных биологических процес­сов и технологических приемов производства, происхо­дящих и осуществляемых в определенной последова­тельности с целью получения сельскохозяйственного продукта.

Технология производства сельскохозяйственной продукции— составная часть производственного сельско­хозяйственного процесса, представляет . совокупность технологических приемов или сельскохозяйственных работ, выполняемых в определенной последовательности ;за полный цикл производства.

Технологический процесс — составная часть техно­логий производства, содержащая приемы воздействия на обрабатываемый материал, среду (механические, электрические, химические и др.), направленные на изменение его состояния для получения требуемого ка­чества и количества продукции.

Механизация технологического процесса — способ целенаправленного преобразования, при помощи техниче­ских средств различных видов энергии для воздействия на обрабатываемый материал (среду, предмет) в целях получения требуемых, объемов производства и качества продукции, сокращения затрат ручного труда, улучше­ния условий производства.

Первичная энергия — энергия, содержащаяся в при­родных энергоресурсах (уголь, нефть, газ, торф, сланцы и др.).

Прямые затраты энергии — затраты электрической, тепловой энергии и энергии топлива, непосредственно расходуемые в технологическом процессе.

Косвенные затраты энергии — затраты, необходимые для создания машин, удобрений, химикатов и других материалов, с помощью которых осуществляется про­изводственный процесс.

Совокупные затраты энергии — затраты, включаю­щие вое виды энергии, в том числе энергии живого тру­да, перенесенной в процессе производства на продукт труда.

Энергоемкость технологического процесса (опера­ций)— удельные затраты энергии, необходимые для осуществления технологического процесса на единице площади или для получения единицы продукции.

Энергоемкость изготовления средств механизации— затраты энергии на производство и ремонт средств ме­ханизации.

Энергоемкость труда — затраты энергии человека в процессе .получения продукции.

Коэффициент - энергетических затрат комплекса машин или отдельных орудий производства — отношение энергоемкости технологических процессов, комплексов машин или отдельных орудий, сравниваемых между собой.

Энергетический эквивалент — затраты совокупной энергии на единицу основных средств производства, оборотных фондов и затрат труда.

Энергетическая эффективность - показатель, устанавливающий соотно­шение между энергией, содержащейся в сельскохозяйственном продукте и энергией, затраченной на его получение.

Биоэнергия – энергия - полученная биологическим путем в результате жизнедеятельности живой природы.