ГлавнаяПолевые испытанияОтчет о проделанной научно-технической работе «Расчет утилизации СО2 при выращивании зерновых культур с использованием биорегуляторов роста растений»

Статьи



ОТЧЕТ

о проделанной научно-технической работе

«Расчет утилизации СО2 при выращивании зерновых культур с использованием биорегуляторов роста растений»

Институт водных проблем и мелиорации НААНУ, г. Киев, ул. Васильковская, 37

 

В Украине сегодня существует следующая структура посевных площадей: под зерновые и зернобобовые культуры в 2012 году отведено 15565,2 тыс. га или 57,2 % от всей посевной площади, под технические - 27,0 % (7549,7 тыс. га), кормовые - 8,5 %, что составляет 2348,6 тыс. га, картофель и овощно-бахчевые - 7,3%, или более 2 млн. га.

В частности, в клине зерновых и зернобобовых культур (15,56 млн. га) под пшеницу (озимую и яровую) посеяно 36,7 % площадей, кукурузу - 30,3 %, ячмень (озимый и яровой) - 22,1 %, другие - только 10,9 % площадей.

Исследование эффективности биорегуляторов роста растений (БРР) Биолан и Радостим производства ГП Межведомственный научно-технологический центр "Агробіотех" НАН и МОН Украины были проведены в 2006-2010 годах на базе научно-исследовательских учреждений НААН Украины, которые расположены в зонах Полесья, Лесостепи и Северной Степи :

1. Кировоградский институту АПВ (в настоящее время - Кировоградская государственная сельскохозяйственная опытная станция Института сельского хозяйства степной зоны).Почва опытного поля - чернозем обычный среднесуглинистый.

2. Подольская сельскохозяйственная опытная станция Тернопольского ИАПВ (в настоящее время - Тернопольская государственная сельскохозяйственная опытная станция Института кормов и сельского хозяйства Подолья). Почва - чернозем глубокий малогумусный.

3. Черниговский институт АПВ (в настоящее время - Институт сельскохозяйственной микробиологии и агропромышленного производства).Почва - дерново-среднеподзолистая супесчаная.

4. Полтавский институт АПВ им. М.И. Вавилова (в настоящее время - Полтавская государственная сельскохозяйственная опытная станция им. М.И. Вавилова Института свиноводства и агропромышленного производства).Почва - чернозем типичный малогумусный тяжелосуглинистый.

5. Смелянское и Драбовское опытные поля Черкасского института АПВ (в настоящее время - Черкасская государственная сельскохозяйственная опытная станция ННЦ «Институт земледелия НААНУ»).Почвы - соответственно чернозем реградированный среднесуглинистый и чернозем глубокий малогумусный.

Координатором работ был Отдел агроресурсов Института водных проблем и мелиорации НААН Украины.

Опыты проводили на посевах озимой пшеницы, пшеницы яровой, ячменя ярового, гречихи, кукурузы, сои, подсолнечника, озимого и ярового рапса, сахарной свеклы и картофеля. Методика и схемы опытов были общими для научных учреждений-исполнителей.

Схемами опытов предполагалось изучение эффективности регуляторов роста растений Радостим и Биолан как отдельно, так и в сочетании с удобрениями, средствами защиты растений и биопрепаратами азотфиксирующего и фосфатмобилизирующего действия.

Научными исследованиями установлено, что систематическое применение регуляторов роста растений Радостим и Биолан сопровождается ростом производительности культур в среднем на 14-15 %  при высокой окупаемости расходов.

 

утилизация УГЛЕРОДА ЗЕРНОВЫМИ КУЛЬТУРАМИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПРИМЕНЕНИЯ БИОРЕГУЛЯТОРОВ РОСТА РАСТЕНИЙ (В ПЕРЕСЧЕТЕ НА УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ)

 

ФОТОСИНТЕЗ - ИСТОЧНИК БОГАТСТВА ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

 

 

Биомасса растений (надземная и подземная части) является основой поглощения СО2 из атмосферы при действии солнечного света и фотосинтетической активности растений.

x2 + y Н2О + солнечная энергия =  Сх (Н2О) y + х О2

 Приблизительно половина СО2, которая поглощается растениями, тратится ими на дыхание и возвращается в атмосферу. Другая часть образует на протяжении года общую продукцию биомассы.

Средний элементарный состав сухой растительной массы характеризуется такими данными (в %) : углерода - 45;  кислорода - 42; водорода - 6,5, азота - 1,5 и пепла - 5 %.

Методика расчетов накопления СО2 сельскохозяйственными культурами

Расчет утилизации СО2 во время выращивания зерновых культур без применения и с применением БРР на 1 гектар проведен по таким статьям:

·  урожайности и собранной площади зерновых культур за 5 лет (2008-2012 гг.) по данным государственной статистики;

·  выходу соломы, питательных остатков и корней из выращиваемых зерновых культур в соответствии с уравнениями регрессии. Уравнения регрессии приведены для двух уровней урожайности - низкой и высокой, поскольку зависимость количества растительных остатков от увеличения урожая не всегда прямолинейна (дополнение 1);

·  расчету выхода сухого вещества из полученной биомассы;

· расчету содержания углерода в массе побочной продукции, стерни и корней с дальнейшим пересчетом в СО2 (коэффициент 3,7, или применяют стехиометрическое соотношение между содержанием углерода в углекислом газе - 12/44).

Кроме того, такой подход к расчетам относительно включения в обращение питательных остатков и корней предлагается в Руководящих принципах МГЕЗК 2006 г. В отличие от подходов, метод учитывает не только поступление составляющих ПГ в составе надземных остатков, но и поступление их в почву в составе подземных остатков (корней).

Полученные результаты.Как видно из таблицы 1, больше всего аккумулирует углерода, то есть СО2, биомасса кукурузы, озимой пшеницы и риса.

 Таблица 1- Объемы накопления СО2 зерновыми культурами с применением и без применения биорегулятора Радостим, т/га

Зерновая культура

Средняя урожайность за 2008-2012 гг., ц/га

Утилизация СО2 культурами, т/га

Разница поглощения, т/а

%

с Радостимом

без Радостима

Озимая пшеница

31,7

23,63

18,09

5,54

30,6

Яровая пшеница

25,7

14,92

13,55

1,37

10,1

Озимая рожь

21,0

14,86

13,21

1,65

12,5

Озимый ячмень

25,8

13,93

12,63

1,30

10,3

Яровой ячмень

23,5

13,48

12,26

1,22

9,9

Овес

18,6

12,35

10,86

1,49

13,7

Просо

14,3

10,45

9,38

1,07

11,4

Кукуруза

51,5

30,84

27,31

3,53

12,9

Рис

55,9

20,50

18,11

2,39

13,2

Гречиха

8,4

7,47

6,75

0,72

10,7

В среднем

Х

21,27

17,74

3,53

19,9

 

Средневзвешенный показатель разницы между применением БРР и без применения составляет 3,53 т/га, то есть аккумуляция растениями СО2 увеличивается почти на 20 %. Менее всего от применения БРР аккумулирует С-СО2 яровой ячмень (почти 10 %), а больше всего - озимая пшеница (30,6 %). На всех других зерновых культурах этот показатель в среднем составляет от 10 до 13,5 %.

В пересчете на собранную площадь зерновых культур (14,70 млн. га) разница поглощения составляет 51,91 млн. тонн (табл. 2).

Таблица 2- Объемы накопления СО2 зерновыми культурами с применением и без применения биорегуляторов роста растений на всю собранную площадь, млн. тонн

Зерновая культура

Средняя собранная площадь за 2008-2012 гг., млн. га

Аккумуляция СО2 культурами, млн. тонн

Разница поглощения

с применением Радостима

без применения Радостима

Озимая пшеница

6,19

146,26

112,0

34,29

Яровая пшеница

0,29

4,27

3,9

0,39

Озимая рожь

0,35

5,27

4,7

0,58

Озимый ячмень

1,09

15,19

13,8

1,42

Яровой ячмень

3,00

40,45

36,8

3,66

Овес

0,35

4,33

3,8

0,52

Просо

0,13

1,33

1,2

0,14

Кукуруза

3,02

93,09

82,4

10,66

Рис

0,03

0,53

0,5

0,06

Гречиха

0,26

1,93

1,7

0,19

Всего:

14,70

312,65

260,74

51,91

 

За последние 150-250 лет из-за изменений в землепользовании значительно уменьшилось количество биомассы и почвенного углерода (гумуса).

Если для повышения урожайности зерновых культур на всю посевную площадь зерновых культур будут применены БРР, это даст возможность получить дополнительный прирост растительной массы. Как показывают расчеты (табл. 3), биорегуляторы роста дадут возможность аккумулировать соломой и питательно-корневыми остатками в почве в среднем на 2,15 т/га СО2 больше, что составляет 31,58 млн. тонн этого газа на площади 14,7 млн. га. А именно, аккумуляция СО2 без применения БРР побочной и подземной массой составляет 13,07, с применением - 15,22 т/га. В пересчете на всю собранную площадь это составляет соответственно 223,75 и 192,17 млн. тонн СО2.

Таблица 3- Аккумуляция СО2 соломой и питательно-корневыми остатками зерновых культур с применением и без применения БРР

Зерновая культура

Аккумуляция СО2 соломой и питательно-корневыми остатками

Разница

т/га

млн. тонн

с Радостимом

без Радостима

с Радостимом

без Радостима

т/га

млн. тонн

Озимая пшеница

16,9

13,5

104,85

83,8

3,4

21,00

Яровая пшеница

10,7

9,9

3,06

2,8

0,8

0,23

Озимая рожь

11,5

10,2

4,08

3,6

1,3

0,45

Озимый ячмень

10,2

9,0

11,07

9,8

1,1

1,25

Яровой ячмень

9,2

8,9

27,58

26,7

0,3

0,88

Овес

9,3

8,2

3,25

2,9

1,1

0,37

Просо

8,3

7,3

1,06

0,9

1,0

0,12

Кукуруза

22,2

19,8

66,95

59,9

2,4

7,10

Рис

11,2

10,0

0,29

0,3

1,2

0,03

Гречиха

6,1

5,6

1,58

1,4

0,5

0,14

В среднем:

15,22

13,07

Х

Х

2,15

Х

Всего:

Х

Х

223,75

192,17

Х

31,58

 

 Путем гумификации (образование гумуса) и минерализации (разложение) органического вещества оно превращается в гумус. Кроме того, во время минерализации образуется много других компонентов. Некоторые из них состоят из нестабильных соединений, которые легко разлагаются микроорганизмами, и углерод в виде СО2 возвращается в атмосферу. При гумификации органический углерод превращается в стабильные соединения (гумус).

Из литературных источников известно, что из одной тонны биомассы зерновых культур образуется в среднем 200 кг гумуса. В среднем за год выращивания этих культур с применением БРР образуется гумуса больше на 80-480 кг на гектар. Средневзвешенный показатель разницы составляет 310 кг/га, на всю собранную площадь этот показатель составляет 4,61 млн. тонн. Для образования такого количества гумуса дополнительно нужно внести 6 т/га перегноя или 88,2 млн. тонн всего. Эффективность использования БРР составляет от 8 до 25 %, в среднем почти 17 %.

Приводим результаты Уманского государственного университета садоводства 2007-2008 гг. при выращивании яровой и озимой пшеницы с биорегуляторами роста растений.

 

Влияние биостимуляторов на содержание хлорофилла в листьях яровой пшеницы в фазу выхода в трубку

Влияние биостимуляторов на содержание хлорофилла в листьях яровой пшеницы в фазу колошения

Площадь листового аппарата на 1 гектар посевов, % к контролю

Влияние биостимуляторов на активность каталазы

Контроль

100

100

100

100

Радостим

115

108

108

131,4

Биолан

122

158

158

172,9

Эмистим С

118

147

147

137,4