Енергетичної та економічної оцінки оптимальних варіантів технологій для підвищення ефективності виробництва зерна в Україні

 Для енергетичної оцінки технологій використовувались такі показники, як повна енергоємність технологій, енергомісткість врожаю, коефіцієнт енергетичної ефективності та витрати енергії на виробництво одиниці продукції.

Повна енергоємність  технології є сумою прямих (бензин, дизельне пальне, елекроенергія, теплова  енергія) та уречевлених (добрива, засоби захисту рослин, технічні засоби та ін.) енерговитрат, віднесених до обсягу виробленої продукції або виконаних робіт.

Енергомісткість врожаю - це енергія, яка накопичена в господарсько-цінній частині урожаю, її визначають як добуток  енергомісткості одиниці маси продукції  на врожайність сільськогосподарської  культури:

 

,

де Е_вр – енергія, яка накопичена у врожаї сільськогосподарської культури, МДж;

       f – енергія одиниці маси продукції, МДж/кг;

       У – врожайність сільськогосподарської культури, кг.

Енергетична ефективність технології характеризується коефіцієнтом енергетичної ефективності, який визначають відношенням енергії, яка міститься у вирощеній продукції (накопиченої за рахунок фотосинтезу та біоконверсії) до повних витрат енергії на виробництво цієї продукції:

  ,

де П –  енергія, яка міститься у вирощеній  продукції, Дж;

     Е – енергія, яка витрачена на виробництво продукції, Дж.

Економічну  ефективність технологій виробництва  зерна визначали за такими показниками, як урожайність, затрати праці на 1 ц продукції, собівартість одиниці  продукції, прибуток з розрахунку на 1 га посіву, рівень рентабельності. Всі показники економічної ефективності технологій розраховували в цінах 2004 року.

Нормативні  витрати на виробництво озимої пшениці  визначено за технологічними картами. На їх основі за статтями витрат розраховано  загальну суму витрат виробництва у грошовому виразі в розрахунку на гектар посіву та на одиницю продукції.

Для визначення показників економічної ефективності технологій використовувалися загальноприйняті методи і порядок їх розрахунків.

У другому розділі “Енергетична оцінка технологій виробництва зерна” розглянуто зональні особливості виробництва зерна в Україні, проведено порівняльний аналіз енергетичної ефективності технологій виробництва зерна на Поліссі, в Лісостепу та Степу, виконано енергетичну оцінку ресурсозберігаючих технологій виробництва зерна.

Грунтово-кліматичні умови  є головним фактором формування урожаїв  сільськогосподарських культур  і продуктивності агропромислового виробництва. Кожна природно-економічна зона має свої особливості за температурними режимами, кількістю опадів, особливостями клімату, грунтами, технологіями вирощування зернових культур.

Зона Полісся характеризується помірно континентальним кліматом, сприятливим для вирощування  сільськогосподарських культур. Тут  грунти утворювалися в умовах вологого помірного клімату та лісової рослинності на піщаних, супіщаних і легкосуглинкових грунтоутворюючих породах, що обумовило велику різноманітність грунтового покриву.

Кліматичні умови Лісостепу  різноманітні внаслідок відмінностей окремих його частин за гідротермічним режимом. Середня багаторічна кількість опадів змінюється від 450-500 мм у південно-східній частині до 550 мм у центральній частині і 600-700 мм – на заході. У структурі земельного фонду Лісостепу поширені ясно-сірі лісові, сірі лісові, темно-сірі опідзолені, чорноземи опідзолені, чорноземи типові, лучно-чорноземні та лучні ґрунти.

Клімат степової зони України  характеризується найбільшою континентальністю. Річна кількість опадів коливається  від 310 до 520 мм. Грунтовий покрив досить різноманітний. У структурі її земельного фонду переважають чорноземні та каштанові, поширені лучно-чорноземні, лучно-каштанові, лучні та солонцюваті грунти.

Порівняльний  аналіз енергоємності технологій, енергомісткості  продукції, коефіцієнта енергетичної ефективності, витрат енергії на виробництво 1 т зерна, структури енерговитрат і урожайності проведено у трьох природно-економічних зонах України для різних варіантів технологій вирощування озимої пшениці по типових технологічних картах. Технологічні карти були розроблені ННЦ „Інститут механізації та електрифікації сільського господарства” (Полісся), ННЦ „Інститут землеробства” (Лісостеп) та Інститутом зернового господарства (Степ).

Розрахунки  по кожній природно-економічній зоні проведені для трьох варіантів технологій: з мінімальним і обмеженим використанням ресурсів та інтенсивних технологій. Енергозатрати живої праці розраховувались на основі норм ФАО. Статистичні дані були опрацьовані за 1999 - 2004 рр. (табл. 1).

Таблиця 1

Варіанти технологій для енергоекономічної оцінки

 

Зона	Показник	Технології  з мінімальними витратами ресурсів*	Технології  з обмеженими витратами ресурсів**	Інтенсивні  технології***
Полісся	№ варіанта	1	4	7
	Добрива Система захисту Урожайність, ц/га	N12P9K11 Мінімальна 23,5	N60P45K45 Мінімальна 46,5	N120P90K110 Інтегрована 55,0
Лісостеп	№ варіанта	2	5	8
	Добрива Система захисту Урожайність, ц/га	N12P9K9 Мінімальна 28,1	N60P45K60 Мінімальна 40,3	N120P90K90 Інтегрована 58,0
Степ	№ варіанта	3	6	9
	Добрива Система захисту Урожайність, ц/га	N9P8K6 Мінімальна 26,9	N60P60K40 Мінімальна 47,1	N90P75K60 Інтегрована 60,0

                      ^*Статистичні дані.

                      ^**Дані наукових звітів НДІ УААН.

                      ^***Дані технологічних карт.

 

Нині значна частина сільськогосподарських підприємств є збитковими і не можуть вносити повні дози мінеральних добрив, застосовувати інтегровану систему захисту рослин. Варіант з мінімальним використанням технологічних ресурсів (добрив – 10 % від норми, система захисту рослин – мінімальна) відповідає реаліям сьогодення для більшості сільськогосподарських товаровиробників.

Господарства  з мінімальним рівнем рентабельності можуть витрачати обмежену кількість  ресурсів, що дає можливість забезпечити  внесення добрив 50–65% від норми та мінімальну систему захисту рослин.

Господарства з оптимальним  рівнем рентабельності вносять науково  обгрунтовану кількість добрив, передбачену  інтенсивною технологією, та застосовують інтегровану систему захисту  рослин.

Показники енергетичної ефективності технологій по природно-економічних зонах наведено в таблиці 2.

Для технологій з мінімальними витратами ресурсів коефіцієнт енергетичної ефективності коливається в  межах 2,4-2,8, а для  інтенсивних технологій – 2,9-3,4. Отже, технології з мінімальними витратами ресурсів мають меншу енергетичну ефективність.

 

Таблиця 2

Енергетична ефективність технологій

 

Природно-економічна зона	№ варіанта	Енерго- ємність технології, МДж/га	Енерго- місткість врожаю, МДж/га	Коефіцієнт енергетичної ефективності,               Кее	Витрати енергії  на виробництво    1 т зерна, МДж/т
Мінімальне  використання ресурсів
Полісся	1	16087,9	38657,5	2,4	6845,9
Лісостеп	2	16155,7	46224,5	2,9	5749,4
Степ	3	15569,3	44250,5	2,8	5787,8
Обмежене використання ресурсів
Полісся	4	22664,4	76492,5	3,4	4874,1
Лісостеп	5	21643,5	66293,5	3,1	5370,6
Степ	6	22289,1	77479,5	3,5	4732,3
Інтенсивні  технології
Полісся	7	30928,4	90475,0	2,9	5623,3
Лісостеп	8	30695,9	95410,0	3,1	5292,4
Степ	9	28689,0	98700,0	3,4	4781,5

 

Щодо технологій з мінімальним  використанням ресурсів, то енергоємність інтенсивних на Поліссі, в Лісостепу і Степу більша у 1,8-1,9 раза, а врожайність – у 2,1-2,3 раза вища.  Енерговитрати   на   виробництво  1 т продукції по інтенсивних технологіях менші ніж при мінімальних витратах ресурсів. Так, на Поліссі вони менші на 18 %, у Лісостепу – на 8 %, а в Степу – на 17 %.

У сучасних умовах більшість  товаровиробників прагнуть збільшити  обсяги виробництва  сільськогосподарської  продукції за рахунок розширення посівних площ при мінімальних витратах ресурсів. Енергія у вигляді технічних засобів, пально-мастильних матеріалів, витрат на технічне обслуговування і ремонт спрямовується на екстенсивний шлях розвитку. При цьому на добрива, засоби захисту рослин, високопродуктивні сорти елітного насіння коштів не вистачає, що призводить до різкого зниження урожайності.

Для дослідження впливу енерговитрат у технічному та технологічному забезпеченні  на енергетичну ефективність технологій проаналізовано структуру енергоємності  технологій по видах енерговитрат.

Проведені розрахунки показують, що енерговитрати в технічне забезпечення (енергоємність техніки, пального, електроенергії, ремонту) на 1 га посіву для інтенсивних технологій у структурі енергоємності становлять 10991-12004 МДж/га (35,6-41,9 %), на технологічне забезпечення (засоби захисту, добрива, елітне насіння) - 16664-19898 МДж/га (58,1-64,3 %). При цьому врожайність досягає 55-60 ц/га при коефіцієнті енергетичної ефективності 2,9-3,4.

Для технологій з мінімальними витратами ресурсів енерговитрати на технічне забезпечення становлять 8369-9938 МДж/га (52,1-61,6 %), а на технологічне забезпечення – 6198-7704 МДж/га (38,3-47,9 %) при врожайності в межах 23,5-28,1 ц/га і коефіцієнті енергетичної ефективності 2,4-2,9.

 Зменшення енерговитрат, уречевлених у технологічному забезпеченні, призводить до зменшення енергетичної ефективності технологій виробництва зерна. Для підвищення енергетичної ефективності технологій мають бути задіяні всі її складові.

Забезпечення потреб України  в зерновій продукції, поліпшення якості зерна та підвищення його конкурентоспроможності пов’язано з впровадженням у сільськогосподарське виробництво інтенсивних технологій вирощування зернових культур, які забезпечують високі врожаї і дозволяють вирішувати проблему стабілізації його валових зборів. Впровадження у виробництво інтенсивних технологій пов’язано з використанням  великих доз мінеральних добрив і засобів захисту рослин, а також значних витрат енергії. Тому за сучасного дефіциту засобів хімізації і недостатнього забезпечення енергоносіями виникає потреба в розробці та впровадженні у виробництво ресурсозберігаючих технологій.

Для аналізу енергетичної й економічної ефективності інтенсивних  і ресурсозберігаючих технологій використано  результати науково-дослідної роботи  лабораторії інтенсивних технологій зернових колосових культур і кукурудзи ННЦ „Інститут землеробства” УААН. Були розроблені для лісостепової зони інтенсивні та ресурсозберігаючі технології вирощування озимої пшениці з різним рівнем застосування засобів хімізації, біологічних факторів та інтегрованої системи захисту рослин. Енергоекономічна оцінка здійснена для трьох варіантів інтенсивної технології (інтенсивної енергонасиченої, інтенсивної базової та інтенсивної за мінеральної системи добрив),  які передбачають комплексне внесення різних доз мінеральних добрив. Інтенсивна енергонасичена передбачає внесення мінеральних добрив у кількості N₁₈₀P₁₃₅K₁₈₀ та 10 тонн гною на 1 га сівозмінної площі; інтенсивна базова – N₁₂₀P₉₀K₁₂₀ та гною 10 т/га сівозмінної площі; інтенсивна за мінеральної системи добрив – N₁₂₀P₉₀K₁₂₀ .

Два варіанти ресурсозберігаючих технологій (ресурсозберігаюча 1 та ресурсозберігаюча  з елементами біологізації) передбачають внесення добрив і пестицидів у мінімально можливій кількості і побічної продукції попередника. Ресурсозберігаюча 1 передбачає внесення мінеральних добрив у кількості N₆₀P₄₅K₆₀ та 10 т гною на 1 га сівозмінної площі. Ресурсозберігаюча з елементами біологізації – N₆₀P₄₅K₆₀ і 10 тонн гною на 1 га сівозмінної площі та побічної продукції попередника – 5 т/га.

Альтернативний варіант  технології передбачає повне виключення  мінеральних добрив і використання на фоні післядії органічних добрив побічної продукції попередника і невеликих  доз азотних добрив для прискорення  мінералізації маси побічної продукції. За цієї технології вносились тільки азотні добрива N₃₀, гній 10 т/га сівозмінної площі та побічна продукція попередника 4,5 т/га.  

У варіанті “Абсолютний  контроль” органічні та мінеральні добрива не вносились.

Показники енергетичної ефективності інтенсивних і ресурсозберігаючих технологій наведені в таблиці 3.

 

Таблиця 3

Енергетична ефективність інтенсивних і ресурсозберігаючих

 технологій

№ варі- анту	Варіант технології	Урожай- ність, ц/га	Енергоєм- ність технології, МДж/га	Енерго-місткість врожаю, МДж/га	Коефіцієнт енергетичної ефективності, Кее
1	Ресурсозберігаюча 1	46,6	29409,1	76657,0	2,6
2	Інтенсивна  базова	54,9	36087,8	90310,5	2,5
3	Інтенсивна  енергонасичена	58,9	42507,9	96890,5	2,3
4	Ресурсозберігаюча з елементами біологізації	48	121328,7	78960,0	0,7
5	Альтернативна	34,4	107744,9	56588,0	0,5
6	Інтенсивна  за мінеральної системи добрив	53,1	30887,5	87349,5	2,8
7	Абсолютний  контроль	22,4	16880,2	36848,0	2,2