1.5.2. БІОЕНЕРГЕТИЧНІ ОСНОВИ РОСЛИННИЦТВА

У сучасному сільськогосподарському виробництві велике зна­чення має врахування енергозатрат в системі технологій вирощу­вання сільськогосподарських культур, заготівлі, переробки, збері­гання кормів при різних способах і раціонах годівлі тварин. Врахо­вують також вміст валової і обмінної енергії (ВЕ і ОЕ) в одиниці врожаю зерна, кормів, технічної сировини. Порівняння енергії, акумульованої в урожаї, із сукупною енергією, затраченою на виро­щування і збирання врожаю, дає змогу об'єктивно оцінити техноло­гію вирощування польових культур, а також заготівлю, приготу­вання, зберігання кормів та ін.

Затрати сукупної енергії на вирощування культури, вміст енергії в урожаї, раціоні, тваринницькій продукції залежно від кількості прийнято виражати в кілоджоулях (1 кДж = Дж • 103), мегаджоулях (1 МДж = Дж • 106), гігаджуолях (1 ГДж = Дж • 109), тераджоулях (1 ТДж = Дж • 1012).

При вирощуванні сільськогосподарських культур затрати і аку­муляцію енергії здебільшого виражають в мега- і гігаджоулях (МДж, ГДж).

Сучасна (інтенсивна) технологія вирощування польових культур повинна бути енергозберігаючою, тобто такою, що забезпечує міні­мальні затрати сукупної енергії на одержання одиниці продукції.

У рослинництві на одиницю затраченої сукупної енергії в процесі вирощування культури припадає 2 — 7 і навіть більше одиниць енер­гії, акумульованої в урожаї.

Співвідношення валової енергії (ВЕ) врожаю і кількості сукупної енергії (LE), затраченої на його вирощування, прийнято називати

енергетичним коефіцієнтомвирощування культури

а співвідношення обмінної енергії (ОЕ) і сукупної —коефіцієн­том     енергетичної     ефективності     вирощування     культури

Енергетичний коефіцієнт (Eк) характеризує біоенергетичну ефективність агросистеми вирощування культури. Коефіцієнт енер­гетичної ефективності  частіше застосовують у кормовироб­ництві як коефіцієнт енергетичної ефективності виробництва кормів.

Для розрахунків Ке еф треба зробити поправку на перетравність

сухої маси врожаю, яку визначають за довідниками або розрахову­ють за вмістом обмінної енергії в 1 кг сухої речовини корму, викори­стовуючи формулуЖ. Аксельсона:

де 13,1 — коефіцієнт, який є добутком середнього показника пере­травності сухої речовини (0,73) на середній показник валової енергії 1 кг сухої речовини корму, що дорівнює 18 МДж; СР — 1 кг сухої речовини корму; Кл — вміст клітковини в кормі (може коливатись в широких межах залежно від культури і фази збирання — 0,12- 0,32), значення його беруть у довідниках або визначають за результатами аналізу; 1,05 —поправочний коефіцієнт.

Для прикладу наведемо розрахунок вмісту обмінної енергії в 1 кг сухої маси люцерни:

Як бачимо, між показником валової енергії (ВЕ) сухої речовини корму (в середньому дорівнює 18 МДж) і обмінної (ОЕ) існує велика різниця (18,0 - 9,33) = 8,67 МДж.

Кількість валової і перетравної енергії (МДж/га або ГДж/га) ви­значають за сухою речовиною господарського врожаю (зерно + побіч­на продукція, корені + гичка та ін., в т/га або ц/га). Кілограм сухої речовини в середньому дає 16 732 кДж. Перерахувавши суху речо­вину господарського врожаю на кілограми, одержимо певну кіль­кість кілоджоулів енергії, акумульованої посівом. Наприклад, суха надземна маса кукурудзи на зерно (зерно + стебла, листя + стрижні і обгортки качанів) становить 150 ц/га або 15 000 кг/га. Вміст валової енергії (ВЕ) в урожаї становить 15 000 • 16 732 = 250 980 000 кДж/га (250,95 тис. МДж/га або 250,95 ГДж/га).

При визначенні затрат сукупної енергії на вирощування культу­ри роблять розрахунки її по кожному прийому вирощування (лу­щення стерні, енергоємність добрив та їх внесення, оранка, весняне вирівнювання ґрунту, передпосівна культивація, сівба, догляд за посівами, збирання врожаю, доочищення зерна тощо). Для цього визначають також вміст енергії у пальному, мастилі, насінному ма­теріалі, гербіцидах, інсектицидах, фунгіцидах, десикантах, дефолі­антах; енергетичність агрегатів, транспортних засобів, праці механі­заторів тощо. Підсумок їх і є показником затрат сукупної енергії при вирощуванні культури. Орієнтовні затрати сукупної (антропогенної) енергії на вирощування деяких польових культур і частку в них паль­ного, пестицидів і добрив (%) в умовах Лісостепу наведено в табл. 14.

14. Орієнтовні затрати сукупної енергії на вирощування культур у системі енергозберігаючих технологій в умовах Лісостепу України (за О. І. Зінченком, Уманська СГА)

З наведених у таблиці даних можна зробити висновок, що затра­ти сукупної енергії на вирощування різних культур неоднакові і основна їх кількість припадає на пальне, добрива, пестициди. Тому треба розробляти альтернативні технології, які б давали змогу зни­зити ці витрати, зокрема, замінити пестициди екологічно чистими, менш енергоємними прийомами боротьби з бур'янами, шкідниками, хворобами, оранку — поверхневим і навіть нульовим обробітком. Так, у США останнім часом широко застосовують сівбу сільськогос­подарських культур в необроблений ґрунт. Для боротьби з бур'яна­ми тимчасово використовують гербіциди, але потреба в них відпа­дає, оскільки поля добре очищаються від бур'янів за такого способу вирощування польових культур, а земля набуває необхідної рівно­важної щільності. Такий обробіток має велике протиерозійне зна­чення: ґрунт не втрачає поживних речовин, знижується потреба в добривах, що сприяє також значній економії сукупної енергії.

Велике значення має економія пального при перевезенні вро­жаю. Якщо, наприклад, зелені корми транспортують з полів, розмі­щених за 5 — 10 км і більше від ферми, витрати пального досягають 60 — 70 і навіть 100 — 120 % його витрат на вирощування кормових культур. При перевезенні зерна, сіна, сінажної маси вони в 2 — 4 рази нижчі порівняно із транспортуванням зеленої маси, в якій всього 16 - 22 % сухої речовини.

Методи біоенергетичної оцінки технологій вирощування культур, заготівлі і переробки сировини, заготівлі, зберігання і згодовування кормів дають змогу контролювати затрати, нагромадження, конвер­сію і біоконверсію енергії в усій системі виробництв. В цьому лан­цюгу енергія нагромаджується лише в процесі фотосинтезу, потім лише витрачається під час заготівлі, зберігання, переробки, згодо­вування.

За даними зарубіжних і вітчизняних учених, а також враховую­чи проведені розрахунки загалом, можна вважати задовільним і навіть добрим результатом, коли в системі виробництво кормів — тварина — тваринницька продукція на 8—10 одиниць затраченої енергії буде одержано одиницю акумульованої енергії у вигляді тваринницької продукції.

При біоенергетичній оцінці різних технологій вирощування од­нієї і тієї самої культури і порівнянні між собою технологій вирощу­вання різних культур підсумковими показниками є вихід валової і обмінної енергії на 1 га посіву, енергетичний коефіцієнт і коефіці­єнт енергетичної ефективності вирощування культури, приріст ва­лової енергії на 1 га посіву.

Економія пального, раціональне використання добрив, поливної води, часткова або повна заміна пестицидів альтернативними агро­технічними і біологічними заходами, заміна оранки поверхневим і нульовим обробітком, поєднання кількох технологічних операцій за один прохід агрегату, підбір сортів і гібридів, стійких проти шкідни­ків, хвороб, а також бур'янів, зменшення транспортних витрат на перевезення врожаю — основні складові енергозберігаючих техно­логій виробництва зерна, кормів, технічної сировини.