Анализ продуктивности сельскохозяйственных культур в зональных экосистемах

АНАЛИЗ ПРОДУКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ЗОНАЛЬНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ Цугленок Н.В.

Цугленок Николай Васильевич - член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор, вице-президент,

научный руководитель, Восточно-Сибирская ассоциация биотехнологических кластеров, г. Красноярск

Аннотация: в статье приводится анализ продуктивности сельскохозяйственных культур на конкретных территориях в зональных экосистемах. По проверенным нами данным эффективность работы машинно-технологических комплексов на территории Красноярского края, расположенного с севера на юг нашей страны, как в зеркале отражает работу таких же комплексов в природно-климатических зонах России. Важные эколого-энергетические факторы указывают на существующую разницу в зональных особенностях климата определенного района (пространства) и являются основой формирования урожая в конкретной зоне. Необходимо отметить, что вся территория СНГ в настоящее время разделена на 20 природно-климатических зон, и системы машин к ним разрабатываются как зональные. По нашим данным системы машин существенной разницы в увеличении продуктивности не приносят в сравнении с природно-климатическими условиями выращивания растений. Ключевые слова: продуктивность сельскохозяйственных культур, конкретные территории, зональные экосистемы, системы машин, продуктивность.

Новые пути развития производства требуют новых критериев оптимизации, охватывающих производственные процессы в экосистемах. К сожалению, ученые и практики до недавнего времени не задумывались, какими энергетическими и материальными затратами дается

повышение урожайности с-х культур, и все, казалось бы, определялось только способностями творческого развития селекции, агротехники, агрохимии и мелиорации, т.е. антропогенными энергозатратами [2;4;11;20; 27, 28;30]. Не уделялось должного внимания главным природно-климатическим факторам формирования урожая в существующих экосистемах. Лишь в последнее время, с внедрением интенсивных технологий, стало ясно, что нужен детальный анализ затрат антропогенной энергии на различных уровнях их применения для интенсификации с. -х. производства при формировании энергоэффективных технологических комплексов производства [7;12;22;25;26] и переработки продукции растениеводства [3;5;8;10]. С другой стороны, для использования продукции растениеводства в животноводстве уже применяется критерий энергосодержания продукта или сырья, выраженный в кормовых единицах (ккал или кДж), позволяющий учесть энергетические количественные и качественные показатели полученной продукции растениеводства. Аналогично определяется в калориях и энергосодержание продуктов, используемых для питания людей [3;5;8;10].

Таким образом, в настоящее время четко сформулировались требования в определении энергосодержания, т.е. питательной ценности выращенной продукции для животноводства и питания людей.

Эффективность работы машинно-технологических комплексов мы проверили на территории Красноярского края, как в зеркале отражающего природно-климатические зоны России, расположенные с Севера на Юг Анализ структуры посевных площадей по зонам Красноярского края показывает, что везде преобладает производство зерновых и зернобобовых культур. Исключением остается Северная зона, где наибольшую долю (48 %) занимают кормовые культуры, и это правмльно. Увеличение посевных площадей в последнее время отмечено в Назаровском (2 %), Ужурском районах (6 %). Значительно уменьшились посевные площади в Большемуртинском - на 93 %, Бирилюсском районе - на

90%, Ачинском - на 77 %, Большеулуйском и Богучанском районах - на 67 %.

Сокращение посевных площадей приводит в уменьшению валового сбора сельскохозяйственных культур. Валовой сбор ржи сократился на 30%, овса - на 17 %, ячменя - на 13 %, пшеницы - на 9 %. В то же время увеличилось производство картофеля на 12 %, овощей - на 23 % (рис. 16).

В сельскохозяйственных организациях в последнее время существенно сократилось производство ржи (62,3 %), однако на 62,7 % возросло производство картофеля. В фермерских хозяйствах населения уменьшение произошло только в производстве ячменя (14 %), по другим сельскохозяйственным культурам валовые сборы увеличились. Так, производство пшеницы выросло на 26 %, картофеля - на 11 %, овощей - на 27 %. В крестьянских (фермерских) хозяйствах валовое производство по основным видам продукции растениеводства повысилось соответственно по пшенице - на 12 %, картофелю - на 217 %, овощам - на 663 %, исключение составляет производство ржи, где снижение составило 19 % (прил. 7).

Анализ структуры производства по категориям хозяйств в разрезе видов сельскохозяйственных культур свидетельствует о том, что сельскохозяйственные организации края производят около 90 % валового сбора пшеницы, хозяйства населения - 97 % от валового сбора картофеля и 90 % овощей (табл. 1).

Валовые сборы зерновых возросли в Западной зоне, картофеля - во всех зонах края, овощей - в Западной, Южной, Центральной зонах. Соответственно снизилось производство зерновых в Восточной, Северной, Южной, Центральной зонах края; овощей - в Восточной, Северной зонах.

Таблица 1. Структура производства продукции растениеводства по категориям хозяйств, %

Пшеница Картофель Овощи

год год год

Категория хозяйств 2001 2004 2007 2001 2004 2007 2001 2004 2007

Сельскохозяйственные организации 91,4 89,4 89,3 ГЛ с, г^Т 11,3 ГЛ аС

Хозяйства населения го сТ г-, оТ г-, оТ 97,7 97,4 96,5 88,6 90,6 91,8

Крестьянские (фермерские) хозяйства гл оо аС 10,0 г-, с0 ГО С0 с0 с0 о*

В структуре производства зерна увеличилась доля серых хлебов (табл. 2), что является положительной тенденцией увеличения урожайности по нашим рекомендациям. Рост производства пшеницы был отмечен только в 2004 и 2005 годох.

Таблица 2.Структура производства зерна по видам

сельскохозяйственных культур в хозяйствах всех категорий,

%

Вид сельскохозяйственных культур Год

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Пшеница 61,6 63,0 63,3 65,4 66,5 63,4 63,9

Рожь 2,1 2,4 1,1 1,0 1,2 1,2 1,0

Ячмень 14,6 13,7 15,4 12,6 12,6 14,0 14,6

Овес 21,7 20,9 20,2 21,0 19,8 21,4 20,5

Средняя урожайность пшеницы по всем категориям хозяйств в последнее время возросла на 10 % и составила

19,7 ц/га. Урожайность ржи увеличилась на 32 % (15,7 ц/га), картофеля - на 24 % (145,2 ц/га), овощей открытого грунта -на 28% (262,9 ц/га). Урожайность ячменя, напротив, уменьшилась на 6%.

Наивысшая урожайность пшеницы достигнута в сельскохозяйственных организациях. За 7 лет ее наибольший уровень отмечен в 2007 году - 20,3 ц/га, высокая урожайность картофеля - в крестьянских (фермерских) хозяйствах, ее максимальный уровень зарегистрирован в

2006 году - 148,7 ц/га. Наибольшая урожайность овощей открытого грунта отмечена в сельскохозяйственных организациях в 2004 г. - 207,4 ц/га.

В разрезе зон края наивысший уровень урожайности пшеницы наблюдается в Западной зоне края - 23,5 ц/га в

2007 году, наименьший - в Северной зоне (12,3 ц/га). Урожайность картофеля и овощей открытого грунта по зонам края практически одинаковы .

Существующие критерии урожайности Утахи энергосодержания единицы веса продукта не позволяют одновременно оценить и сравнить возделываемые в России культуры и сорта по их зональной биологической энергоотдаче и питательной ценности, сравнить величину объема энергии биомассы по различным культурам и сортам. Для исследования динамики изменения биомассы растений от внешних энергетических воздействий комплексной, количественной и качественной оценки удельного энергосодержания полученного урожая с единицы площади предлагается использовать показатель энергопродуктивности.

Комплексный показатель энергопродуктивности (Еп) позволяет оценить одновременно объем полученной продукции и ее питательную ценность, дать в единой энергетической системе единиц сравнительную оценку различных сельскохозяйственных культур по их питательной ценности с единицы площади, т. е. энергоотдачи каждого гектара занимаемой площади, сравнить энергетическую прибавку биомассы и урожая.

Таблица 3. Среднемноголетняя продуктивность пшеницы яровой в районах края

Район Урожайно сть, ц/га Площадь, га Себестоим ость, руб/ц Цена, руб/ц

1. АБАНСКИИ 16.3 23854 308 379

2. АЧИНСКИИ 11.9 3170 321 351

3. БАЛАХТИНСКИИ 16.0 27284 261 346

4. БЕРЕЗОВСКИИ 18.9 2817 425 453

5. БИPИЛЮCCKИИ 7.5 80 299,8 -

6. БOГOTOЛЬCKИИ 16.4 14162 318 360

7. БОГУЧАНСКИИ - - - -

8. БОЛЬШЕМУРТИНСКИИ 18.8 10620 265 351

9. БОЛЬШЕУЛУИСКИИ 8.8 1726 371 384

10. ДЗЕРЖИНСКИИ 15.4 19973 239 281

11. ЕМЕЛЬЯНОВСКИИ 21.9 19530 276 367

12. ЕНИСЕИСКИИ 13.9 1400 315 534

13. ЕРМАКОВСКИИ 12.1 2237 277 316

14. ИДРИНСКИИ 15.0 10284 300 366

15. ИЛАНСКИИ 14.9 7415 311 298

16. ИРБЕИСКИИ 15.3 16751 282 306

17.КАЗАЧИНСКИИ 6.4 3166 461 464

18. КАНСКИИ 20.8 28065 271 369

19. КАРАТУЗСКИИ 15.4 7929 239 273

20. КЕЖЕМСКИИ - - - -

21. КОЗУЛЬСКИИ 13.6 1128 1186 260

22. КРАСНОТУРАНСКИИ 16.1 25797 324 337

23. КУРАГИНСКИИ 15.9 17016 265 447

24. МАНСКИИ 15.7 4465 281 432

25. МИНУСИНСКИИ 14.1 14454 265 340

26. НАЗАРОВСКИИ 25.5 67249 306 420

27. НИЖНЕИНГАШСКИИ 12.4 8280 295 327

28. НОВОСЕЛОВСКИИ 22.7 21747 295 298

29.ПАРТИЗАНСКИИ 15.4 8080 258,9 -

30. ПИРОВСКИИ 15.6 3621 375 385

31. РЫБИНСКИИ 18.9 11320 313 559

32. САЯНСКИИ 12.3 10073 340 319

33. СУХОБУЗИМСКИИ 18.5 21839 356 382

34. ТАСЕЕВСКИИ 14.5 7024 298 401

35. ТЮХТЕТСКИИ 11.8 8125 302 409

36. УЖУРСКИИ 29.2 78401 270 408

37. УЯРСКИИ 14.5 15007 303 386

38. ШАРЫПОВСКИИ 22.8 37639 267 381

39. ШУШЕНСКИИ 14.3 8637 263 260

Это сравнение провести с энергоматериальными затратами технологического комплекса в течение всего периода биологического цикла. Этот показатель

энергопродуктивности можно использовать при системном анализе энергосопряжения энергетических и продуктивных потоков сельскохозяйственных технологий при оптимальном формировании максимальной энерголродуктивности сельскохозяйственных культур и эффективно использовать при планировании структуры посевных площадей и выборе культур и сортов для зональных экосистем.[7;12;22;25;26]. Критерий Еп энергопродуктивности позволяет в единой системе энергетических единиц дать сравнительную оценку различных культур по их хозяйственной полезности и питательной продуктивности, энергоотдаче каждого гектара занимаемой площади и оценить энергозатраты технологического комплекса при производстве продукции растениеводства на единице площади, т.е. выбрать культуры для конкретной экологической зоны, имеющие максимальную энергопродуктивность при соответствующем максимальном биоэнергетическом КПД.

Таблица 4. Продуктивность картофеля в районах края,

2007 год

Район Урожайн ость, ц/га Площадь , га Себестои мость, руб/ц Цена, руб/ц

1. АБАНСКИИ 143.1 1570 - -

2. АЧИНСКИИ 138.6 1043 - -

3. БАЛАХТИНСКИИ 146.5 1884 - -

4. БЕРЕЗОВСКИИ 143.2 3951 177 208

5. БИРИЛЮССКИИ 148.2 827 - -

6. БОГОТОЛЬСКИИ 148.3 1176 - -

7. БОГУЧАНСКИИ 148.8 755 - -

8. БОЛЬШЕМУРТИНСКИИ 151.0 1903 - -

9. БОЛЬШЕУЛУИСКИИ 137.2 521 - -

10. ДЗЕРЖИНСКИИ 147.9 1728 - -

11. ЕМЕЛЬЯНОВСКИИ 144.1 7354 480 487

12. ЕНИСЕИСКИИ 146.1 1468 661 856

13. ЕРМАКОВСКИИ 144.1 781 - -

Район Урожайн ость, ц/га Площадь , га Себестои мость, руб/ц Цена, руб/ц

14. ИДРИНСКИИ 139.2 734 - -

15. ИЛАНСКИИ 145.5 1335 - -

16. ИРБЕИСКИИ 138.7 754 - -

17. КАЗАЧИНСКИИ 140.6 585 - -

18. КАНСКИИ 144.9 2976 623 690

19. каратузскиИ 145.6 1903 - -

20. КЕЖЕМСКИИ 149.4 410 - -

21. КОЗУЛЬСКИИ 139.4 663 - -

22. КРАСНОТУРАНСКИИ 144.4 1839 - -

23. КУРАГИНСКИИ 147.5 5056 183 400

24. МАНСКИИ 146.2 1482 - -

25. МИНУСИНСКИИ 148.4 1737 491 596

26. МОТЫГИНСКИИ 164.0 249 - -

27. НАЗАРОВСКИИ 145.1 1093 - -

28. НИЖНЕИНГАШСКИИ 138.9 1123 784 892

29. НОВОСЕЛОВСКИИ 154.0 464 - -

30. ПАРТИЗАНСКИИ 152.5 674 - -

31. ПИРОВСКИИ 132.6 308 - -

32. РЫБИНСКИИ 144.9 2185 - -

33. САЯНСКИИ 144.7 850 - -

34. СЕВЕРО-ЕНИСЕИСКИИ 237.5 43 - -

35. СУХОБУЗИМСКИИ 145.0 1343 193 214

36. ТАСЕЕВСКИИ 145.0 1800 350 350

37. ТУРУХАНСКИИ 146.3 140 - -

38. ТЮХТЕТСКИИ 151.9 673 - -

39. УЖУРСКИИ 143.0 1642 - -

40. УЯРСКИИ 145.2 2676 - -

41. ШАРЫПОВСКИИ 147.1 1810 - -

42. ШУШЕНСКИИ 139.5 3597 134 590

43. ЭВЕНКИИСКИИ 168.8 121 - -

Важные эколого-энергетические факторы указывают на существующую разницу в зональных особенностях климата определенного района (пространства) и являются основой формирования урожая в конкретной зоне. Необходимо отметить, что вся территория СНГ в настоящее время разделена на 20 природно-климатических зон, и системы машин к ним разрабатываются как зональные. С энергетической точки зрения, в каждой из 20 условных зон наблюдается существенная разница в микроклиматических

условиях. Например, радиационный и световой режимы в Балахтинском и Емельяновском районах Красноярского края разные. Благоприятный период возделывания сельскохозяйственных культур при установлении положительных температур отличается на 10 дней. Отсутствие учета этих условий в сельских территориях в результате неправильного распределения с/х культур по территориям РФ серьезно пострадала социально- трудовая сфера села [17]. Игнорирование эффективных приемов подготовки семян к посеву и применение пестицидов отрицательно влияют на экологию и существенно снижают продуктивность растениеводства. Результаты наших исследований доказали, что для подготовки семян к посеву наиболее преемлемыболее энергетически совершенные технологии ВЧ и СВЧ обработки и обеззараживания семян от вирусных, грибных и бактериальных инфекций, исключающие применение ядохимикатов

[1;6;8;10;13;14;18;19;21;23;24].Разработанные эффективные технологи автоматизированных систем искуственного освещения, облучени и обогрева теплиц терморезисторами используется сельскими товаропроизводлителями включено в учебный процесс соответствующими министерствами и позволяют получить раннюю экологически чистую продукцию в Сибирских условиях [9-15,16 29].

Для эффективного размещения полевых культур в землепользовании края необходимо учитывать биоэнергетическое районирование и показатели себестоимости.

Список литературы

1. Влияние электромагнитного поля высокой частоты на энергию прорастания и всхожесть семян томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2002. С. 21.

2. Высокоэнергетическая кормовая культура топинамбур в кормопроизводстве Красноярского края. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Аникиенко Т.Н. Вестник КрасГАУ, 2007. № 4 С. 127-130.

3. Влияние импульсной инфракрасной сушки на сохранность активно действующих веществ. Алтухов И.В., Цугленок Н.В., Очиров В.Д. Вестник Ставрополья,2015. № 1 (17). С. 7-10.

4. Имитационные модели пространственно распределенных экологических систем. Лапко А.В., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. Ответственный редактор: д.т.н., профессор А.В. Медведев. Новосибирск, 1999.

5. Использование СВЧ энергии при разработке технологии диетических сортов хлеба. Цугленок Н.В., Юсупова Г.Г., Цугленок Г.И., Коман О.А. Ж. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2004. № 2. С. 16-17.

6. Исследование температурных полей при предпосевнойогбработке семян масленичных культур ЗМПСВЧ. Бастрон А.В., Исаев А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2011. № 2-1. С. 4-8.

7. Концепция информатизации аграрной науки Сибири. Гончаров П.Л., Курцев И.В., Донченко А.С., Кашеваров Н.И., Чепурин Г.И. и др. СО РАСХН. Отв. за выпуск А.Ф. Алейников, А.И. Оберемченко. Новосибирск, 2003.

8. Комплексная система обеззараживания зерна и продуктов его переработки. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. М-во сел. хоз-ва РФ, Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.

9. Лабораторный практикум и курсовое проектирование по освещению и облучению. Долгих П.П., Кунгс Я.А., Цугленок Н.В. Учебное пособие для студентов. М-во сел. хоз-ва РФ. Краснояр. гос. аграр. ун-т. / Красноярск, 2002.

10. Методы и математические модели процесса обеззараживания продовольственного зерна. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Юсупова Г.Г. Учеб. пособие для студентов вузов. М-во сел. хоз-ва РФ. Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2004.

11. Мелкоплодные яблоки Сибири в функциональном питании. Типсина Н.Н., Цугленок Н.В.Вестник_КрасГАУ. 2009. № 1 (28). С. 152-155.

12. Оценка влияния оптимальных показателей работы машинно-тракторных агрегатов на энергозатраты технологического процесса. Цугленок Н.В., Журавлев С.Ю. Вестник КрасГАУ, 2010. № 10 (49). С. 146-152.

13. Обеззараживание и подготовка семян к посеву. Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 1984. № 4.С. 4.

14. Обеззараживающее действие электромагнитного поля высокой частоты на семена томата. Юсупова Г.Г., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Бастрон А.В., Бастрон Т.Н.Вестник КрасГАУ, 2002. С. 33.

15. Резисторы из композитов в системах энергообеспечения агропромышленных комплексов. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. Вестник КрасГАУ, 2006. № 6. С. 314319.

16. Резисторы в схемах электротеплоснабжения. Горелов С.В., Кислицин Е.Ю., Цугленок Н.В. КрасГАУ. Красноярск, 2008 (2-е издание, переработанное и дополненное).

17. Состояние социально-трудовой сферы села и предложения по ее регулированию. Ежегодный доклад по результатам мониторинга 2006 г. / Ответственные за подготовку доклада: Д.И. Торопов, И.Г. Ушачев, Л.В.Богдаренко. Москва, 2007. Том Выпуск 8.

18. Способ обработки семян и устройство для его осуществления. Цугленок Н.В., Шахматов С.Н., Цугленок Г.И. Патент на изобретение RUS 2051552 22.04.1992.

19. Система защиты зерновых и зернобобовых культур от семенных инфекций. Цугленок Н.В., Цугленок Г.И., Халанская А.П. М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации / Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2003.

20. Технология и технические средства производства экологически безопасных кормов. Цугленок Н.В., Матюшев В.В. М-во сел. хоз-ва РФ / Краснояр. гос. аграр. ун-т. Красноярск, 2005.

21. Технология и технические средства обеззараживания семянэнергией СВЧ-поля. Бастрон А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В.Вестник КрасГАУ.2007. № 1. С. 268-271.

22. Цугленок Н.В. Формирование и развитие технологических комплексов растениеводства. Вестник КрасГАУ, 1997. № 2. С. 1.

23. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структурыэлектротермических комплексов подготовки семян к посеву. Авт-т дис. докт. техн. наук / КрасГАУ. Барнаул, 2000.

24. Цугленок Н.В. Формирование и развитие структуры электротермических комплексов подготовки семян к посеву. Диссерт. на соискание док-ра техн. наук / Красноярск, 2000.

25. Цугленок Н.В. Концепция устойчивого развития АПК Красноярского края. Вестник КрасГАУ, 1996. № 1. С. 1.

26. Цугленок Н.В. Биоэнергетическая концепция формированиятехнологических комплексов АПК. Вестник КрасГАУ,1998. № 3. С. 9.

27. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование структуры АПК. Вестник КрасГАУ, 2000. № 5. С. 1.

28. Цугленок Н.В. Энерготехнологическое прогнозирование. Учеб.пособие для студентов вузов по агроинженер. специальностям. М-во сел. хоз-ва РФ, КрасГАУ. Красноярск, 2004.

29. Энерготехнологическое оборудование тепличных хозяйств. Цугленок Н.В., Долгих П.П., Кунгс Я.А. Учебное пособие для вузов / КрасГАУ. Красноярск, 2001.

30. Эколого-энергетические и медико-биологические свойства топинамбура. Аникиенко Т.И., Цугленок Н.В. М-во сельского хоз-ва РФ, КрасГАУ. Красноярск, 2008.