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

(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 efektyw-ności 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 jedno-krotnej (przed ruszeniem wegetacji) bądź dwu-krotnej 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 produk-cyjnych. Energochłonność uprawy 1 ha rzepaku wynosiła, w zależności od sposobu nawożenia, 22–26 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 ozi-mego. Wartość wskaźnika efektywności energe-tycznej była najkorzystniejsza przy stosowaniu azotu na poziomie 120 kg N/ha jednorazowo w formie saletry amonowej bądź w dwóch częś-ciach 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 nitrate-urea 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 22–26 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)

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, najkorzyst-niejszym 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 jedno-cześnie 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 odpo-wiedniej 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 1995–1998 na polach Zakładu Produkcyjno-Doświaczalnego w Bałcynach. Technologię uprawy rzepaku ozimego zróżnico-wano sposobem wiosennego nawożenia azotem jak podano na schemacie w części I pracy.

Nakłady energii skumulowanej poniesione na poszczególne ogniwa agro-techniki określono metodą pomiaru bezpośredniego na polach produkcyjnych.

(3)

Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem ... 441

Wszystkie zabiegi agrotechniczne były wykonane przy użyciu urządzeń i maszyn typowych dla warunków produkcyjnych: U1224 + Ibis 117 — orka, U1224 + S043 — siew nasion, U1224 + U216 — bronowanie, U1224 + U674 — agregat do uprawy przedsiewnej, U4512 + Pilmet P1018 — ochrona chemiczna, U1224 + N035 — nawożenie przedsiewne, U4512 + N039 — nawożenie pogłówne N, Bizon Rekord — zbiór nasion oraz U4512 + D734 — transport nasion z pola.

Kolejność i rodzaj operacji produkcyjnych, ilość materiału siewnego, nawo-zów, środków ochrony roślin przyjęto zgodnie ze ścisłym doświadczeniem polo-wym, 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 wyko-rzystano wskaźniki zdefiniowane w pracy Wójcickiego (1981), Błażka (1989), Wielickiego (1989).

Wyniki badań

Nakłady energii skumulowanej na uprawę 1 ha rzepaku wynosiły (w zależ-ności 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, średnio 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)

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 1995/96 1996/97 1997/98

średnio means 1995/96 1996/97 1997/98 średnio means 120 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)

Wczesna (przed ruszeniem wegetacji) aplikacja roztworu saletrzano-mocznikowego 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). E 44,4% _4,1%C D 9,1% B 20,5% A 14,7% F 7,3% E 51,4% C 3,6% D 8,0% B 17,9% A 12,8% F 6,3%

technologia z dawką 120 kg N/ha

technology with 120 kg N/ha

(21736 MJ/ha)

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 (średnio 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 (średnio w latach badań) od 66 GJ (kontrola) do około 81–89 GJ/ha (120 kg N/ha) (tab. 2).

Najmniejszym nakładem energii skumulowanej corocznie produkowano 1 dt nasion rzepaku nie nawożonego wiosną azotem (średnio 586 MJ/dt) (tab. 2). Uprawa bez wiosennego nawożenia azotem była co prawda mniej energochłonna, ale dawała najmniejszy zysk energii skumulowanej z hektara (13–103 GJ). Naj-większy 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).

(6)

Tabela 2 Zysk energii skumulowanej i energochłonność jednostkowa — Profit of energy consumption and energy consumption per unit

Zysk energii skumulowanej (GJ/ha)

Profit of energy consumption (MJ per ha)

Energochłonność jednostkowa (GJ/ha)

Energy consumption per unit

pełnia pąkowania

średnio means 1995/96 1996/97 1997/98 średnio means 120 sal. am _⎯ _30,1_117,6 _113,3 _87,0 ₁₀₃₉ ₃₉₃ ₄₀₄ ₆₁₂ 60 sal. am 60 sal. am 30,8 108,8 106,5 81,8 1034 425 430 630 60 sal. am 60 rsm 25,5 110,9 105,6 80,7 1162 424 441 676 60 rsm 60 sal. am 19,4 113,5 110,4 81,1 1318 407 416 713 60 rsm 60 rsm 38,7 122,4 106,7 89,3 909 390 436 578 160 sal. am ⎯ 20,7 115,9 110,5 82,4 1356 445 461 754 90 sal. am 70 sal. am 19,3 114,3 107,9 80,5 1407 455 475 779 90 sal. am 70 rsm 23,6 115,3 110,4 83,1 1295 459 474 743 90 rsm 70 sal. am 29,7 107,5 105,5 80,9 1150 483 490 708 90 rsm 70 rsm 26,6 113,9 108,5 83,0 1223 466 483 724 Kontrola ⎯ Control 13,3 103,3 80,3 65,6 1165 264 328 586 * — opis w metodyce ⎯ described in methods

(7)

Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem ... 445 9240 412 9240 720 9240 1191 9240 612 9240 1083 12320 465 12320 824 12320 1302 12320 1223 12320 1480 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 E n er gi a s k u m u low a n a (M J/h a ) E n er gy input (M J /ha )

nakłady poniesione na aplikację nawozu wartość energetyczna nawozu

input for fertilizer application

energy value of fertilizer

Sposób wiosennego nawożenia azotem* — Method of spring nitrogen fertilization* przed ruszeniem wegetacji

before renewal of growth 120 s 60 s 60 s 60r 60 r 160 s 90 s 90 s 90 r 90 r

pełnia pąkowania

full of budding stage 0 60 s 60 r 60 s 60 r 0 70 s 70 r 70 s 70 r

* — opis w metodyce ⎯ described in methods

Rys. 2. Nakłady energii skumulowanej poniesione na wiosenne nawożenie azotem rzepaku ozimego (nawóz + zabieg) (średnio 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 częś-ciach 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 ter-minach 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 średnio o około 28% niższy (tab. 3).

(8)

Tabela 3 Niektóre wyróżniki oceny energetycznej ⎯ Some selected indices of energetical evaluation

Wskaźnik efektywności energetycznej

Index of energetical efficiency

Wskaźnik pokrycia nakładów poniesionych na wiosenne nawożenie N

Index of spring N fertilization cost covering

pełnia pąkowania

średnio means 1995/96 1996/97 1997/98 średnio means 120 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 3,27 160 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)

Wnioski

1. Energochłonność uprawy 1 hektara rzepaku wynosiła, w zależności od sposobu nawożenia, 22–26 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 najkorzyst-niejsza przy stosowaniu azotu na poziomie 120 kg N/ha jednorazowo w formie saletry amonowej, bądź w dwóch częściach w formie rsm.

Literatura

Anuszewski R. 1987. Metoda oceny energochłonności produktów rolniczych (MET). Zag. Ekon. Rol., 4: 16-26.

Błażek M. 1989. Metody badania energochłonności produkcji rolniczej. Rocz. AR w Pozn., CCXII: 3-14.

Budzyński W., Kosecki A. 1997. Efektywność energetyczna różnych sposobów nawożenia rzepaku azotem. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., z. 439: 267-271.

Budzyński W., Ojczyk T. (red.). 1996. Rzepak – produkcja surowca olejarskiego. Wyd. ART Olsztyn. Czuba R. (red.). 1996. Nawożenie mineralne roślin uprawnych. Wyd. Zakłady Chemiczne Police SA. Jankowski K., Budzyński W. 2000. Wpływ sposobu wiosennego nawożenia na plonowanie i

energo-chłonność produkcji rzepaku ozimego. Cz. I. Wysokość i jakość plonu nasion. Rośliny Oleiste XXI (2): 429-438.

Weizsäcker E.U., Lovins A.B, Lovins L.H. 1999. Mnożnik cztery. Raport dla Klubu Rzymskiego. Wyd. Rolewski.

Wielicki W. 1989. Analiza efektywności w rolnictwie. Post. Nauk Rol., 1: 69-86.