Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem na plonowanie i energochłonność produkcji rzepaku ozimego II. Energochłonność produkcji nasion

Transkrypt

1 Tom XXI Rośliny Oleiste 2000 Krzysztof Jankowski, Wojciech Budzyński Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Produkcji Roślinnej Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem na plonowanie i energochłonność produkcji rzepaku ozimego II. Energochłonność produkcji nasion Effects of spring nitrogen application on yield and energy consumption by winter oilseed rape production II. Energy consumption by seed production Słowa kluczowe: rzepak ozimy, wiosenne nawożenie azotem, energochłonność, wskaźnik efektywności energetycznej Key words: winter oilseed rape, spring fertilization of nitrogen, energy consumption, index of energetical efficiency Porównano nakłady energetyczne poniesione na uprawę rzepaku ozimego zróżnicowaną sposobem wiosennego nawożenia azotem. Azot stosowano w dwóch poziomach (120, 160 kg N/ha), w jednokrotnej (przed ruszeniem wegetacji) bądź dwukrotnej aplikacji (przed ruszeniem wegetacji i w pełni pąkowania) w formie saletry amonowej i roztworu saletrzano-mocznikowego. Pomiaru nakładów energetycznych dokonano przez pomiar procesów technologicznych na polach produkcyjnych. Energochłonność uprawy 1 ha rzepaku wynosiła, w zależności od sposobu nawożenia, GJ. Udział nawożenia NPK w strukturze nakładów energii skumulowanej stanowił 65 70%, a samego azotu 44 51%. Dawka azotu, w większym stopniu niż sposób jej podziału i forma nawozu, różnicowała nakłady energii skumulowanej i koszt nawożenia rzepaku ozimego. Wartość wskaźnika efektywności energetycznej była najkorzystniejsza przy stosowaniu azotu na poziomie 120 kg N/ha jednorazowo w formie saletry amonowej bądź w dwóch częściach w formie rsm. In the paper results of input of cumulative energy for nitrogen applied in spring in two rates (120 and 160 kg N/ha) as single (before growth renewing) or split application (stages just before growth renewing and at full budding) are presented. Two fertilizers were taken into consideration: ammonium nitrate and nitrateurea solution. The measurements of input of cumulative energy was made on production fields. Energy consumption of growing of 1 ha of rape amounted depending on the method of fertilizers application GJ. In the structure of energetical inputs 65 70% was for NPK application and for nitrogen only 44 51%. Nitrogen rate differentiated the input of cumulative energy and cost of fertilization of winter oilseed rape to higher degree than the method of application. The value of the index of energetical effectiveness was most favourable when nitrogen was applied at the rate of 120 kg N/ha one as ammonium nitrate or as urea nitrate solution.

2 440 Krzysztof Jankowski... Wstęp Rolnictwo z głównego źródła energii stało się w ciągu tego stulecia jednym z największych jej konsumentów. Obecnie rolnictwo zużywa znacznie więcej energii niż jej produkuje. Według ekspertów opracowujących raport dla Klubu Rzymskiego (Weizsäcker i in. 1999) energia zawarta w żywności stanowi zaledwie jedną dziesiątą część energii, którą włożono w postaci technicznej w jej wyprodukowanie. Należy podkreślić, iż polowa produkcja roślinna charakteryzuje się, w przeciwieństwie do innych kierunków produkcji rolniczej, najkorzystniejszym wskaźnikiem efektywności energetycznej (od 2 do 10). Wielkość tego wskaźnika jest uzależniona m.in. od intensywności agrotechniki poszczególnych gatunków roślin uprawnych (Budzyński i Ojczyk 1996). Dlatego też próby zwiększenia produktywności roślin uprawnych winny być poddawane weryfikacji, nie tylko rolniczej (plon), lecz również energetycznej. Chodzi tu o ustalenie jaki poziom nakładów na agrotechnikę jest jeszcze opłacalny, a jaki należy uznać za optymalny, gdyż wzrostowi wartości energetycznej plonów nie zawsze towarzyszy obniżenie energochłonności jednostkowej. Nawożenie mineralne jest jednym z najbardziej plonotwórczych i jednocześnie energochłonnych ogniw agrotechniki rzepaku ozimego (Budzyński i Ojczyk 1996). Efekt plonotwórczy azotu zależy od współdziałania warunków, w tym głównie glebowych (zawartość azotu glebowego, łatwość jego wypłukiwania, mineralizacja azotu w glebie), klimatycznych (suma i rozkład opadów), a także agrotechnicznych (przedplon, zwartość łanu, ochrona przeciwko insektom) (Czuba 1996). Efektywność stosowanego nawożenia można zwiększać m.in. poprzez podział dawek (dopasowanie terminu aplikacji do potrzeb roślin), dobór odpowiedniej formy nawozu, itd. Z analizy struktury nakładów energii skumulowanej ponoszonych na uprawę wynika, że nawożenie NPK pochłania nawet 73% całkowitych nakładów energii, z których ¾ przypada na samo nawożenie azotem (Budzyński i Kosecki 1997). Celem badań było określenie energetycznych skutków zróżnicowania poziomu, terminów oraz form wiosennego nawożenia azotem rzepaku ozimego. Metody i warunki badań Badania realizowano w latach na polach Zakładu Produkcyjno- Doświaczalnego w Bałcynach. Technologię uprawy rzepaku ozimego zróżnicowano sposobem wiosennego nawożenia azotem jak podano na schemacie w części I pracy. Nakłady energii skumulowanej poniesione na poszczególne ogniwa agrotechniki określono metodą pomiaru bezpośredniego na polach produkcyjnych.

3 Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem Wszystkie zabiegi agrotechniczne były wykonane przy użyciu urządzeń i maszyn typowych dla warunków produkcyjnych: U Ibis 117 orka, U S043 siew nasion, U U216 bronowanie, U U674 agregat do uprawy przedsiewnej, U Pilmet P1018 ochrona chemiczna, U N035 nawożenie przedsiewne, U N039 nawożenie pogłówne N, Bizon Rekord zbiór nasion oraz U D734 transport nasion z pola. Kolejność i rodzaj operacji produkcyjnych, ilość materiału siewnego, nawozów, środków ochrony roślin przyjęto zgodnie ze ścisłym doświadczeniem polowym, którego metodykę przedstawiono w pierwszej części pracy pt. Wysokość i jakość plonu nasion (Jankowski i Budzyński 2000). Wyodrębniono cztery strumienie energii (Anuszewski 1987, Wielicki 1989): praca ludzka (przyjmując 40 MJ na 1 robotnikogodzinę), nośniki energii, materiały i surowce (nawozy, nasiona, pestycydy) oraz urządzenia i środki inwestycyjne (maszyny, narzędzia, ciągniki). Wartość energetyczną brutto 1 kg nasion rzepaku ozimego określono w bombie kalorymetrycznej. W ocenie energetycznej wykorzystano wskaźniki zdefiniowane w pracy Wójcickiego (1981), Błażka (1989), Wielickiego (1989). Wyniki badań Nakłady energii skumulowanej na uprawę 1 ha rzepaku wynosiły (w zależności od zastosowanej technologii) od około 11,5 (0 kg N/ha) do około 26,1 GJ/ha (160 kg N/ha) (tab. 1). Nawożenie wiosenne azotem było jednym z najbardziej energochłonnych ogniw w agrotechnice rzepaku ozimego pochłaniało ono około 44 51% wszystkich nakładów energii skumulowanej poniesionych na jego uprawę (rys. 1). Obok nawożenia wiosennego N dość znaczną część nakładów energii skumulowanej wydatkowano na nawożenie przedsiewne (około 18 21%) oraz uprawę roli (około 13 15%), relatywnie najmniejszą energochłonnością charakteryzował się siew (około 4%) (rys. 1). Najmniej energochłonnym sposobem wiosennego nawożenia azotem w dawce 120 i 160 kg/ha było ich jednokrotne zastosowanie przed ruszeniem wegetacji (rys. 2). Wzrost nakładów energii wynikający z podziału dawki azotu wyniósł, dla dawki i formy nawozu, 2 8%. Wzrost poziomu nawożenia azotem ze 120 do 160 kg N/ha zwiększał o około 33% nakłady energii skumulowanej poniesione na wiosenne nawożenie azotem. Dlatego też globalna dawka azotu, a nie jej podział czy forma nawozu, decydowała o energochłonności wiosennego nawożenia azotem.

4 Energochłonność produkcji oraz wartość energetyczna plonu nasion rzepaku Energy consumption and value of energetical yield of oilseed rape Tabela 1 Sposób wiosennego nawożenia N* Method of spring nitrogen application* Suma nakładów energii (GJ/ha) Total energy input (MJ per ha) Wartość energetyczna plonu nasion (GJ/ha) Energetical value of yield (MJ per ha) przed ruszeniem wegetacji before renewal of growth pełnia pąkowania full of budding stage 1995/ / / / / / sal. am 21,4 21,9 21,9 21,7 51,5 139,5 135,2 108,7 60 sal. am 60 sal. am 21,7 22,2 22,2 22,0 52,5 130,2 128,7 103,8 60 sal. am 60 rsm 22,2 22,6 22,6 22,5 47,7 133,5 128,2 103,1 60 rsm 60 sal. am 21,6 22,0 22,1 21,9 41,0 135,5 132,5 103,0 60 rsm 60 rsm 22,1 22,6 22,5 22,4 60,8 145,0 129,2 111,7 160 sal. am 24,5 25,1 25,0 24,9 45,2 141,0 135,5 107,2 90 sal. am 70 sal. am 24,9 25,4 25,3 25,2 44,2 139,7 133,2 105,7 90 sal. am 70 rsm 25,4 25,9 25,8 25,7 49,0 141,2 136,2 108,8 90 rsm 70 sal. am 25,3 25,7 25,7 25,6 55,0 133,2 131,2 106,5 90 rsm 70 rsm 25,6 26,1 26,0 25,9 52,2 140,0 134,5 108,9 Kontrola Control 11,5 12,2 12,1 11,9 24,8 115,5 92,2 77,5 * opis w metodyce described in methods

5 Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem Wczesna (przed ruszeniem wegetacji) aplikacja roztworu saletrzanomocznikowego w dawkach do 60 kg N/ha była mniej energochłonna niż saletry amonowej. Energochłonność stosowania rsm wzrastała bardzo silnie po przekroczeniu dawki 60 kg N/ha, kiedy to zachodziła konieczność dzielenia jej i stosowania w dwóch częściach. Dlatego też nakłady energii skumulowanej poniesione na wiosenne nawożenie azotem były największe wtedy, gdy azot aplikowano przed ruszeniem wegetacji i w pełni pąkownia w formie roztworu saletrzano-mocznikowego (rys. 1). F 7,3% A 14,7% F 6,3% A 12,8% B 17,9% B 20,5% E 44,4% D 9,1% C 4,1% technologia z dawką 120 kg N/ha technology with 120 kg N/ha (21736 MJ/ha) E 51,4% D 8,0% technologia z dawką 160 kg N/ha technology with 160 kg N/ha (24869 MJ/ha) A: uprawa roli soil tillage B: nawożenie przedsiewne pre-sowing fertilization C: siew sowing D: pielęgnacja i ochrona weeding and pest control E: nawożenie wiosenne spring nitrogen fertilization F: zbiór harvesting Rys. 1. Struktura nakładów energii skumulowanej poniesionych na uprawę rzepaku ozimego ( z 3 lat badań) Structure of energy input for winter oilrape production (average from 3 years) Bilans energetyczny uprawy rzepaku pomimo dużego zróżnicowania w latach wartości energetycznej plonu (od około 50 GJ/ha w 1996 r. do około 140 GJ/ha w 1998 r.) był dodatni. Zysk energii skumulowanej wynosił ( w latach badań) od 66 GJ (kontrola) do około GJ/ha (120 kg N/ha) (tab. 2). Najmniejszym nakładem energii skumulowanej corocznie produkowano 1 dt nasion rzepaku nie nawożonego wiosną azotem ( 586 MJ/dt) (tab. 2). Uprawa bez wiosennego nawożenia azotem była co prawda mniej energochłonna, ale dawała najmniejszy zysk energii skumulowanej z hektara ( GJ). Największy zysk energii skumulowanej (niezależnie od lat badań) otrzymano w obiektach, gdzie rzepak nawożono dawką 120 kg N/ha jednorazowo lub w dwóch częściach w formie rsm (tab. 2). C 3,6%

6 Tabela 2 Zysk energii skumulowanej i energochłonność jednostkowa Profit of energy consumption and energy consumption per unit Sposób wiosennego nawożenia N* Method of spring nitrogen application* Zysk energii skumulowanej (GJ/ha) Profit of energy consumption (MJ per ha) Energochłonność jednostkowa (GJ/ha) Energy consumption per unit przed ruszeniem wegetacji before renewal of growth pełnia pąkowania full of budding stage 1995/ / / / / / sal. am 30,1 117,6 113,3 87, sal. am 60 sal. am 30,8 108,8 106,5 81, sal. am 60 rsm 25,5 110,9 105,6 80, rsm 60 sal. am 19,4 113,5 110,4 81, rsm 60 rsm 38,7 122,4 106,7 89, sal. am 20,7 115,9 110,5 82, sal. am 70 sal. am 19,3 114,3 107,9 80, sal. am 70 rsm 23,6 115,3 110,4 83, rsm 70 sal. am 29,7 107,5 105,5 80, rsm 70 rsm 26,6 113,9 108,5 83, Kontrola Control 13,3 103,3 80,3 65, * opis w metodyce described in methods

7 Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem nakłady poniesione na aplikację nawozu input for fertilizer application wartość energetyczna nawozu energy value of fertilizer Energia skumulowana (MJ/ha) Energy input (MJ/ha) przed ruszeniem wegetacji before renewal of growth pełnia pąkowania full of budding stage 0 Sposób wiosennego nawożenia azotem* Method of spring nitrogen fertilization* * opis w metodyce described in methods 120 s 60 s 60 s 60r 60 r 160 s 90 s 90 s 90 r 90 r 0 60 s 60 r 60 s 60 r 0 70 s 70 r 70 s 70 r Rys. 2. Nakłady energii skumulowanej poniesione na wiosenne nawożenie azotem rzepaku ozimego (nawóz + zabieg) ( z 3 lat badań) Input of cumulative energy for spring nitrogen application (fertilizers + measure) (average from 3 years) Te sposoby nawożenia (120 kg N/ha stosowane jednorazowo lub w 2 częściach w formie rsm) wyróżniały się, na tle innych, najwyższym wskaźnikiem efektywności energetycznej i wskaźnikiem pokrycia nakładów (tab. 3). Każdy MJ energii skumulowanej poniesiony na uprawę rzepaku nawożonego 120 kg N/ha jednorazowo w formie saletry amonowej lub w 2 terminach w formie rsm dawał plon nasion o wartości energetycznej około 4,97 4,98 MJ. Przy poziomie 160 kg N/ha każda jednostka energii zainwestowana w technologię uprawy rzepaku dawała plon nasion o wartości energetycznej około 4,15-4,29 MJ. Wskaźnik pokrycia nakładów poniesionych na wiosenne nawożenie również był najwyższy w obiektach, gdzie dawkę 120 kg N/ha stosowano jednokrotnie lub w dwóch terminach w formie rsm (tab. 3). Jeden MJ energii wydatkowanej na samo nawożenie w tych obiektach dawał przyrost wartości plonu nasion o 3,2 3,3 MJ. Przyrost wartości energetycznej plonu w pozostałych obiektach był o około 28% niższy (tab. 3).

8 Niektóre wyróżniki oceny energetycznej Some selected indices of energetical evaluation Tabela 3 Sposób wiosennego nawożenia N* Method of spring nitrogen application* przed ruszeniem wegetacji before renewal of growth pełnia pąkowania full of budding stage Wskaźnik efektywności energetycznej Index of energetical efficiency 1995/ / /98 Wskaźnik pokrycia nakładów poniesionych na wiosenne nawożenie N Index of spring N fertilization cost covering 1995/ / / sal. am 2,41 6,37 6,17 4,98 2,70 2,47 4,39 3,19 60 sal. am 60 sal. am 2,42 5,86 5,80 4,69 2,72 1,47 3,61 2,60 60 sal. am 60 rsm 2,15 5,91 5,67 4,58 2,14 1,73 3,43 2,43 60 rsm 60 sal. am 1,90 6,16 6,00 4,68 1,60 2,04 4,03 2,56 60 rsm 60 rsm 2,75 6,42 5,74 4,97 3,40 2,84 3,56 3, sal. am 1,84 5,62 5,42 4,29 1,57 1,98 3,36 2,30 90 sal. am 70 sal. am 1,78 5,50 5,26 4,18 1,45 1,83 3,11 2,13 90 sal. am 70 rsm 1,93 5,45 5,28 4,22 1,74 1,88 3,21 2,28 90 rsm 70 sal. am 2,17 5,18 5,11 4,15 2,19 1,31 2,87 2,12 90 rsm 70 rsm 2,04 5,36 5,17 4,19 1,94 1,76 3,04 2,25 Kontrola Control 2,16 9,47 7,62 6,41 * opis w metodyce described in methods

9 Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem Wnioski 1. Energochłonność uprawy 1 hektara rzepaku wynosiła, w zależności od sposobu nawożenia, GJ. Udział nawożenia NPK w strukturze nakładów energii skumulowanej stanowił 65 70%, a samego azotu 44 51%. 2. Zwiększenie dawki azotu (ze 120 do 160 kg/ha) niekorzystnie wpłynęło na bilans energetyczny produkcji nasion rzepaku ozimego, obniżając wskaźnik efektywności energetycznej o około 12%, zwiększając jednocześnie o około 16% energochłonność jednostkową. 3. Dawka azotu w większym stopniu niż sposób jej podziału i forma nawozu, różnicowała nakłady energii skumulowanej i koszt nawożenia rzepaku ozimego. Wartość wskaźnika efektywności energetycznej była najkorzystniejsza przy stosowaniu azotu na poziomie 120 kg N/ha jednorazowo w formie saletry amonowej, bądź w dwóch częściach w formie rsm. Literatura Anuszewski R Metoda oceny energochłonności produktów rolniczych (MET). Zag. Ekon. Rol., 4: Błażek M Metody badania energochłonności produkcji rolniczej. Rocz. AR w Pozn., CCXII: Budzyński W., Kosecki A Efektywność energetyczna różnych sposobów nawożenia rzepaku azotem. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., z. 439: Budzyński W., Ojczyk T. (red.) Rzepak produkcja surowca olejarskiego. Wyd. ART Olsztyn. Czuba R. (red.) Nawożenie mineralne roślin uprawnych. Wyd. Zakłady Chemiczne Police SA. Jankowski K., Budzyński W Wpływ sposobu wiosennego nawożenia na plonowanie i energochłonność produkcji rzepaku ozimego. Cz. I. Wysokość i jakość plonu nasion. Rośliny Oleiste XXI (2): Weizsäcker E.U., Lovins A.B, Lovins L.H Mnożnik cztery. Raport dla Klubu Rzymskiego. Wyd. Rolewski. Wielicki W Analiza efektywności w rolnictwie. Post. Nauk Rol., 1: Wójcicki Z Energochłonność produkcji rolniczej. Rocz. Nauk Rol., s. C, 1: