Потенциал энергосбережения для сельского хозяйства

Одним из ключевых факторов стоимости получаемого сельскохозяйственного продукта, является его энергоёмкость. А именно, количество энергии, затрачиваемое на производство единицы продукции. По этому показателю наши производители имеют существенное отставание от своих западных коллег. Несомненно, существенное влияние оказывает географическое положение и климатические условия, но отрицать недостатки в используемых технологиях, технических устройствах и системе управления, тоже не стоит.

Сельское хозяйство, для повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции, неизбежно сталкивается с необходимостью модернизации. Ключевой целью, которой, является повышение производительности и снижение энергоёмкости.

Наиболее перспективными, в плане модернизации, являются следующие направления:

— генетический потенциал;

— техническое оснащение;

— технологии;

— система управления.

Повышение энергоэффективности и грамотная организация энергосбережения, позволят существенно сократить энергозатраты на единицу получаемой сельхозпродукции. К тому же потенциал энергосбережения в сельском хозяйстве огромен.

1. Применение малоэнергозатратных технологий обработки почвы.

2. Использование энергоэффективного машинотракторного парка, проведение своевременного технического обслуживания, выполнение своевременной регулировки с целью повышения производительности.

3. Снижение энергозатрат на освещение, путем перехода на энергосберегающие лампы и исключением нерациональных трат.

4. Рекуперация тепла выделяемого животными.

5. Использование органических отходов для производства газа, посредствам биогазовых установок.

6. Снижение потерь тепла через ограждающие конструкции, исключение инфильтрации.

7. Использование альтернативных источников энергии.

Это только малая часть возможных мероприятий по энергосбережению в сельском хозяйстве.

И если мотивов для энергосбережения предостаточно, то инвестиций для его осуществления крайне мало. Объясняется это высокими рисками и большими сроками окупаемости.

В сельском хозяйстве основными направлениями повышения эффективности использования ТЭП на период до 2005 года являются:

• 1. Внедрение систем обогрева производственных помещений инфракрасными излучателями;
• 2. Использование гелиоколлекторов для нагрева воды, используемой на технологические нужды;
• 3. Внедрение частотно-регулируемого привода для технологических установок;
• 4. Перевод котельных в водогрейный режим;
• 5. Децентрализация схем теплоснабжения с внедрением газогенераторных установок;
• 6. Замена электрокотлов и неэкономичных чугунных котлов на котельные установки, работающие на местных видах топлива;
• 7. Внедрение газогенераторных установок с применением эффективных технологий преобразования низкосортных топлив в высококалорийные;
• 8. Создание мини-ТЭЦ на базе двигателей внутреннего сгорания, установка турбогенераторов малой мощности в котельных, строительство малых ГЭС;
• 9. Термореновация производственных помещений;
• 10. Внедрение энергоэффективных систем освещение производственных помещений, уличного освещения населенных пунктов;
• 11. Установка современной аппаратуры для технического обслуживания, регулирования двигателей внутреннего сгорания.

В животноводстве.

• 1. Внедрение обогреваемых полов и ковриков на животноводческих комплексах;
• 2. Перевод содержания животных на глубокую подстилку;
• 3. Внедрение энергоэффективных систем поения, кормления улучшенного содержания животных.
• 4. Термореновация производственных помещений;
• 5. Внедрение экономичных теплогенераторов, воздухонагревателей для сушки зерна;
• 6. Замена низкоэффективных котлов на более экономичные, перевод котлов на местные виды топлива;
• 7. .Ликвидация длинных тепло — и паротрасс с внедрением установок локального обогрева помещений на местных видах топлива;
• 8. Внедрение систем зонного обогрева инфракрасными излучателями, гелиоколлекторных установок;
• 9. Внедрение приборов контроля и регулирования ТЭР.

В рамках предлагаемого прогноза необходимо выделить как минимум четыре крупные сферы инновационного развития АПК:

• — селекционно-генетическая;
• — производственно-технологическая;
• — организационно-управленческая;
• — социоэкологическая сфера.

В обозримой перспективе для России актуальны все четыре сферы. Но в ближайшее десятилетие особое значение будут иметь селекционно — генетические инновации, необходимые для введения в производство сортов и гибридов, устойчивых к неблагоприятным условиям, болезням и вредителям. В животноводстве — создание пород мясного скота, в птицеводстве — новых кроссов птицы высокой продуктивности. В технологической сфере важнейшими будут ресурсосберегающие технологии. Далее представлена характеристика инновационных разработок, которые уже применяются на практике или которые после дополнительной опытной проверки перейдут в стадию широкого использования в 2010;2030 гг.

Земледелие, мелиорация, водное и лесное хозяйство. Уже сегодня разработаны модели адаптивно-ландшафтных систем земледелия для сельскохозяйственных регионов России, которые позволяют повышать продуктивность земель на 10−15% при снижении затрат на обработку также на 10−15%.

Перспективными являются: методика экологоэкономической оценки влияния противоэрозионных комплексов на продуктивность агроландшафтов, алгоритмы управления их ресурсным потенциалом для адаптации технологий обработки почв и выращивания сельскохозяйственных культур.

В рамках освоения информационных технологий применяется современная система картографо-аэрокосмического мониторинга деградированных агроландшафтов и создана электоронная база данных к Государственной почвенной карте РФ.

К концу прогнозируемого периода при благоприятных условиях технологии адаптивно-ландшафтного типа земледелия могут быть распространены на 40−50% площади пашни России.

Для повышения регулирующей роли государства в РАСХН разработана концепция организации агрохимического обслуживания сельскохозяйственного производства, которая позволяет обеспечить сохранение и воспроизводство плодородия почв.

Возобновляется практика полезащитного лесоразведения. Разработана программа воспроизводства лесонасаждений в аридной зоне на площади 20 млн. га, что гарантирует получение прибавки урожая 2 млн. тонн в пересчете на зерно или 2 млрд руб. дополнительного дохода. Программа была рассчитана на 10 лет (2001;2010 г.) Но, несомненно, она должна быть продлена на период до 2030 года.

Растениеводство и защита растений. Практическую значимость приобрели исследования мировых генетических ресурсов для оценки генетического разнообразия растений и выделения новых источников селекционных признаков. Только в филиале ВИР «Кубанский генетический банк семян» хранится 237 тыс. образцов семян, значительная часть которых изучена и может быть использована для дальнейших генетических исследований и для селекционной практики. В целом вклад России в Европейскую информационную инфраструктуру генетических ресурсов (39 стран-участниц) составляет 25% образцов. В предстоящие 20 лет российский банк семян будет интенсивно пополняться и использоваться в селекционной работе.

В результате исследований последних лет выделено 1300 источников селекционно ценных признаков, из них 493 — по зерновым культурам. Целенаправленные селекционные работы для формирования сортов, обладающих новыми ценными признаками, обещают существенный прирост устойчивости, выносливости растений, качества получаемой продукции.

Инновационный прорыв в селекционной работе ожидается благодаря использованию оригинальных методов селекции, отдаленных скрещиваний, генной и клеточной инженерии, методов биотехнологии, а также компьютерных программ обработки сканированного изображения образцов на ранних стадиях селекционного процесса.

Потенциальные возможности новых сортов обнадеживают. Например, озимая твердая пшеница сорта «Аксинит» (селекции ВНИИСЗК) обеспечивает урожайность 63 ц/га. Сорт устойчив к снежной плесни и другим болезням, морозостоек. Следует отметить, что только в 2003 г. в Госреестр селекционных достижений внесено 14 новых высокопродуктивных сортов мягкой и 4 сорта яровой твердой пшеницы.

Селекционно-генетические исследования по тритикале позволили вывести сорт «Валентин» с высокой морозостойкостью растений, устойчивостью к болезням, урожайностью 100 ц/га.

Особое значение приобрели работы по селекции крупяных и бобовых культур. Например, сорта риса «Айсберг», «Кумир», «Метелица» в ходе конкурсного трехлетнего испытания устойчиво давали урожайность свыше 100 ц/га. Это позволило передать их в ГСИ.

Вместе с тем огромный научный потенциал селекционной деятельности используется в России лишь частично. Причина известна: крайне низкий уровень бюджетного финансирования, утрата части квалифицированного персонала. Движение селекционных достижений к практике тормозится организационной и экономической слабостью семеноводческих и производственных предприятий.

В области разработки новых технологий для растениеводства следует выделить следующие:

• — технологии с преимущественным использованием многооперационных сельскохозяйственных машин и орудий, что позволяет минимизировать затраты на обработку почв, уход за посевами и уборку урожая;
• — новые технологии управления продукционным и средообразующим потенциалом агроэкосистем и агроландшафтов на основе дифференцированного использования ресурсов и применения средств агрокосмического и позиционного зондирования (адаптивное растениеводство);

— для каждой подотрасли растениеводства и видов культур разрабатываются зональные технологии, соответствующие трем основным критериям — ресурсосбережение, экологическая безопасность, экономическая целесообразность (повышение конкурентоспособности);

• — для обеспечения защиты растений разрабатываются современные методы мониторинга и прогноза фитосанитарной обстановки в регионах. Основой проведения мониторинга являются закономерности изменения видового разнообразия и динамики численности вредных объектов сельскохозяйственных культур, цикличность их появления в определенном регионе и особенности экспансии;
• — перспективное направление защиты растений — применение технологий охраны и использования биологических средств (энтомофагов, энтомопатогенов), в том числе в сочетании с традиционными средствами химической зашиты. В последние годы система управления фитосанитарным состоянием агроценозов применяется на площади более 30 млн га с использованием 519 препаратов, из них 41 — биологического происхождения. Экономический эффект применения только трех технологических приемов комплексной защиты на площади 3,6 млн га позволило сохранить от потерь урожай зерновых на общую сумму 1,8 млрд руб. в год.

Зоотехния и ветеринарная медицина. В этом сегменте научного обеспечения инновационных прорывов следует выделить следующие направления, актуальность которых будет возрастать в прогнозируемом периоде:

— Разработка и применение новых методов генетического контроля и управления селекционным процессом в животноводстве для улучшения существующих и выведения новых пород, типов и линий сельскохозяйственных животных. Примером может служить новый черно-пестрый тип крупного рогатого скота «Московский». Удой коров за лактацию составляет 5600 кг молока высокой жирности и белковости. Благодаря распространению этого типа скота в Московской области получен дополнительный годовой доход в 46 млн рублей. Животные приспособлены к применению интенсивных технологий.

Для повышения конкурентоспособности продукции отечественного животноводства и птицеводства приоритетное значение имеют следующие направления регулирования отраслей.

• — Применение методов регуляции процессов реализации потенциала высокой продуктивности животных и создание новых эффективных систем их кормления.
• — Прогнозирование и разработка программ развития отраслей животноводства и моделей высокоэффективных предприятий с учетом условий различных зон страны.
• — Создание новых конкурентоспособных линий и кроссов птицы, разработка методов повышения конверсии корма, энергосберегающих технологий производства и переработки птицеводческой продукции.
• — Разработка новых ресурсосберегающих, экологически безопасных технологий производства яиц и мяса птицы с заданными параметрами качества.
• — Разработка нового поколения биологических препаратов для диагностики, терапии и профилактики наиболее распространенных болезней животных с учетом достижения физико-химической биологии, биотехнологии и молекулярной иммунологии.
• — Усовершенствование существующих и разработка новых технологий обеспечения ветеринарно-санитарного благополучия животноводства, производства качественных и экологически безопасных продуктов. Следует отметить, что по расчетам специалистов, годовой эффект от применения средств ветеринарной медицины составляет 5−7 млрд руб. дополнительного дохода.

Механизация, электрификация и автоматизация производства. Обеспеченность сельскохозяйственной техникой составляет сейчас главную проблему для реализации концепции устойчивого развития страны, повышения конкурентоспособности российского АПК. Поэтому от уровня научно-исследовательских и проектных работ в области сельскохозяйственного машиностроения и применения интенсивных машинных технологий зависит решение большинства остальных проблем АПК.

Для научного обеспечения кардинального изменения ситуации наиболее важны следующие направления:

l разработка энергонасыщенной техники пятого поколения и соответствующих ей интенсивных машинных технологий для производства приоритетных видов сельскохозяйственной продукции, определяющих продовольственную безопасность страны;

— разработка и реализация Программы интегрированного использования различных энергоресурсов в АПК, включая децентрализованные системы обогрева производственных помещений, реконструкции сельских электрических сетей, моделирования ветросолнечных и ветродизельных установок, получения жидкого и газообразного топлива из древесных и растительных отходов, а также биотоплива и пр.

Хранение и переработка сельскохозяйственной продукции. Общая цель этого направления инноваций — создание технологических систем хранения и переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных конкурентоспособных пищевых продуктов общего и специального назначения.

Для достижения этой цели разрабатываются новейшие технологии для каждого вида сельскохозяйственного сырья. Например, разработана отечественная технология получения жировых основ маргарина с низким содержанием транс-изомеров, с высокими пластическими и биологическими свойствами. Экономическая эффективность данной технологии составляет 300 рублей дополнительного дохода на тонну продукции.

Большие перспективы имеют разработки системы ресурсосберегающих технологий, минимизирующих потери пищевой ценности продукции в процессе хранения, транспортировки и переработки сельскохозяйственной продукции. Явно возрастает внимание к разработке специальных рецептур продукции и технологических схем её производства для различных возрастных категорий населения.

Одна из важных в экологическом отношении разработок — технология применения биоутилизируемых композиционных материалов с регулируемым сроком службы.

Рассмотренные направления инновационного развития могут быть реализованы на практике при условии полноценного и своевременного финансирования, прежде всего за счет государственной поддержки науки и производства, связанного с инновациями.

Улучшение экономических показателей:

• · уменьшение затрат ГСМ на 35−40% - с 60 до 35−40 литров на 1 га, а всех затрат по всему технологическому циклу возделывания зерновых культур на 9−15%; при экономии дизельного топлива по 20 л на 1 га, затраты снизятся на 350 — 400 рублей
• · высокая производительность труда, сокращение потребности в механизаторах в 2 раза и своевременное выполнение полевых работ снижение затрат на приобретение и эксплуатацию сельскохозяйственной техники; по данным Л. В. Орловой (Евротехника, Самара), традиционный набор машин для возделывания зерновых культур на площади 2500 гектаров включает 64 машины 21 наименования с общей металлоемкостью 240 тонн. При переходе на сберегающие технологии количество машин сокращается до 11−13 штук с металлоемкостью 125−135 тонн, а экономия на их стоимости составляет 10−13 млн. рублей
• · экономия расходов по предотвращению водной и ветровой эрозий почвы
• · улучшение финансово-экономического положения сельхозтоваропроизводителей

Экономия минеральных удобрений. При использовании в качестве удобрения измельченной соломы и зеленой массы — сидератов, (растения, которые выращивают для повышения плодородия почвы; сидераты обогащают почву органическим веществом и азотом) эти положительные изменения будут значительно больше. По мере накопления растительных остатков и гумуса в верхнем слое почвы потребность в минеральных удобрениях на формирование единицы урожая значительно уменьшается.

Влагосбережение. При ресурсосберегающих технологиях с безотвальной и поверхностной обработкой почвы, благодаря уменьшению или предотвращению поверхностного стока воды, лучшему накоплению снега, весенние запасы продуктивной влаги бывают не меньше по сравнению с традиционной осенней отвальной вспашкой. Чем больше растительных остатков на поверхности почвы, тем сильнее инфильтрация. А, как известно, каждые 10 мм продуктивной влаги перед посевом — это 1 ц дополнительного урожая зерна с каждого гектара. Мульча из растительных остатков почвы сберегает почвенную влагу от интенсивного испарения и сохраняет ее на весь вегетационный период яровых зерновых и ко времени посева озимых культур. Острота вопроса обеспечения растений влагой уменьшается.

Возвращение почвенной биоты. При вспашке с оборотом пласта, когда аэробная биота почвы (совокупность видов растений, животных и микроорганизмов, объединенных общей областью распространения), объединенных общей областью распространения), обитающая в слое 0−15 см, запахивается в анаэробные условия на глубину 16−30 см, где она погибает без кислорода. Наступает «шоковое» состояние почвы, которое исчезает только через 4−5 лет безотвальных обработок с возвратом микроорганизмов и дождевых червей. А биота почвы необходима для перевода растительных остатков в доступные для растений питательные вещества и для прохождения других жизненно важных для растений и почвы процессов.

Уменьшение загрязнения окружающей среды. Уменьшение интенсивности водной эрозии ведет к снижению потерь питательных веществ через смыв в реки и водоемы. При интенсификации биологической жизни в почве при минимальных обработках быстрее происходит распад остатков химических препаратов защиты растений. Из-за увеличения темпов образования гумуса при энергосберегающих технологиях уменьшается выброс СО₂ в атмосферу: 1 тонна вновь образуемого гумуса связывает 2 тонны СО₂.

Чрезмерное уплотнение. Чрезмерное уплотнение, ухудшение водопроницаемости тяжелых бесструктурных и малогумусированных почв, когда равновесная плотность почвы значительно больше оптимальной для роста растений плотности. Поэтому переход на сберегающие технологии с безплужной обработкой почвы надо начинать в севооборотах без пропашных культур на оструктуренных, не заплывающих почвах, с содержанием гумуса более 3−3,5%. Необходимость глубоких периодических безотвальных рыхлений (чизелевание), их частота, глубина требуют дальнейшего изучения.

Растительные остатки. При большом количестве растительных остатков, недостаточном измельчении соломы и неравномерном ее распределении по поверхности почвы могут возникнуть проблемы с заделкой семян на оптимальную глубину. Здесь больше подойдут сеялки с дисковыми сошниками. Дисковые сошники легче прорезают поверхность и меньше забиваются соломой.

Система защиты растений. Среди наиболее острых проблем, связанных с внедрением ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур, особое место занимают вопросы организации системы защиты растений. Многолетние исследования отечественных и зарубежных ученых позволили выявить характерные этапы в динамике фитосанитарной ситуации при внедрении технологий безотвальной основной обработки почвы:

• · I этап — ухудшение фитосанитарной обстановки, за счет роста засоренности (особенно многолетними сорными растениями), повышения вредоносности вредителей и болезней (продолжительность 4−5 лет)
• · II этап — стабилизация фитосанитарной ситуации (продолжительность 3−4 года)
• · III этап — за счет активизации естественных механизмов регуляции почвы, численность вредных организмов существенно снижается в сравнении с уровнем на момент начала внедрения таких технологий.

Затраты на пестициды. Среди аргументов противников широкого использования ресурсосберегающих технологий обработки почвы, наиболее часто используется тезис о высоких затратах, связанных с применением пестицидов в таких системах, которые полностью перекрывают стоимость сэкономленного топлива и других ресурсов. Действительно, одним из непременных условий применения минимальной и нулевой обработки почвы большинство отечественных и зарубежных специалистов считают применение гербицидов сплошного действия на основе глифосата (Раундап, Торнадо, Глисол, Глифос и др.) против многолетних сорняков. Затраты, связанные с их применением доходят до 800−1000 руб/га. Кроме того, на первом этапе ухудшения фитосанитарной обстановки, может возрасти засоренность яровых зерновых культур овсюгом, что предполагает применение специальных противоовсюжных гербицидов, стоимость которых достигает 500−600 руб/га. Вместе с тем, данные расчеты не учитывают того, что рост затрат на защиту растений в ресурсосберегающем земледелии наблюдается только на первом этапе внедрения таких систем, в дальнейшем потребность в пестицидах значительно уменьшается.