Методика расчета экономической эффективности симбиотической азотфиксации

Главной составляющей экономической эффективности симбиотической азотфиксации является стоимость количества минеральных удобрений эквивалентного количеству азота, усвоенного бобовой культурой из воздуха. При определении эквивалентного количества минеральных удобрений необходимо учитывать, что симбиотически усвоенный азот воздуха полностью на 100% аккумулируется в бобовом растении, а азот из минеральных удобрений усваивается растениями только на 50-60%, остальная часть минерального азота теряется из почвы. Следовательно эквивалентное количество минерального азота будет в 2 раза больше количества симбиотически усвоенного азота воздуха.

Важнейшим моментом при расчете экономической эффективности симбиотической азотфиксации является правильное определение объёма усвоенного азота воздуха. Наиболее распространенным и доступным методом является метод сравнения с небобовой культурой. Многочисленные исследования показали, что растения разных семейств потребляют из одной и той же почвы в одних и тех же условиях приблизительно одинаковое количество азота. Именно на этом положении базируется данный метод.

Практически для определения размеров азотфиксации методом сравнения с небобовой культурой необходимо для конкретной бобовой культуры подобрать культуру другого семейства (не усваивающую азот воздуха), имеющую сходную продожительность жизни (однолтники или многолетники), сходную технологию возделывания (способ посева), сходные темпы роста (динамика потреблении элементов минерального питания), близкую продолжительность вегетационного периода.

Для гороха, вики, люпина в качестве сравнительной культуры берут овес или ячмень; для многолетних бобовых трав – многолетние злаковые травы. Выращивают сравниваемые культуры в одинаковых условиях без применения азотных удобрений и определяют максимальное накопление в них азота, как в надземной, так и в подземной части растений. Обычно период максимального накопления азота совпадает с периодом максимального накопления биомассы – фаза молочно-восковой спелости у злаковых и фаза начала созревания у бобовых. Если бобовая культура усваивала азот воздуха в период вегетации, то и накопление азота в ней будет больше, чем в злаковой культуре. Количество усвоенного бобовой культурой азота воздуха определяется по формуле: Nвозд. = Nбоб. – Nзлак.

В 2012г. мы провели исследования в опытах с многолетними и однолетними бобовыми культурами и их смесями со злаковыми культурами. В опыте с люцерной и люцернозлаковыми смесями в качестве сравниваемой культуры была взята ежа сборная. Азотные удобрения в опыте не применялись. Результаты исследований представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Усвоение азота воздуха посевами люцерны и люцерно-злаковых травосмесей при трехукосном и двухукосном использовании,

 2012 г. (кг/га)

Вариант	Накопление азота			Усвоение азота
	в надзем-ной массе	в корнях	всего	из почвы	из воздуха
Люцерна	188	62	250	112	138
Люцерна+ кострец	169	56	225	112	113
Люцерна + ежа	164	55	219	112	107
Люцерна+тимофеевка	204	68	272	112	160

 

В посеве ежи сборной накопление азота составило 112 кг/га. В вариантах с люцерной и люцернозлаковыми смесями накопление азота составило 219 – 272 кг/га. Таким образом, усвоение азота воздуха составило 107 – 160 кг/га. Максимальной величины оно достигло в одновидовом посеве люцерны и в люцернотимофеечной смеси – 138 и 160 кг/га соответственно. В люцернокострецовой и люцерноежовой смесях оно было меньше на 19-33 % и составило 113 и 107 кг/га соответственно.

Далее необходимо определить эквивалентное количество минеральных удобрений, которое необходимо было бы внести в почву, чтобы растения могли усвоить из него столько же азота, сколько усвоили его из воздуха. При этом необходимо учитывать, что растения усваивают из минеральных азотных удобрений только 50% внесенного в почву азота, ещё 50% теряется в результате микробиологического разложения и почвенной миграции. Следовательно, эквивалентное количество азотных удобрений по действующему веществу будет приблизительно в 2 раза больше, чем количество усвоенного бобовой культурой азота воздуха, поскольку этот азот поступает непосредственно в бобовое растение и используется им на 100%.

В качестве минерального удобрения для расчетов примем аммиачную селитру. Оптовые цены на аммиачную селитру составляют в среднем 10000 руб./т. Стоимость доставки и внесения оценивается в 20% от стоимости удобрений. Таким образом, стоимость 1т аммиачной селитры с учетом доставки и внесения будет минимально 12000 руб./т.

Проведенный расчет экономической эффективности люцерны показал, что количество симбиотически фиксированного азота воздуха люцерной эквивалентно внесению 730 кг/га аммиачной селитры (табл. 2). Экономия составляет в стоимостном выражении 8760 руб./га. В смешанных посевах люцерны с кострецом и ежой усвоение азота воздуха снижается, соответственно снижается и экономическая эффективность до 7152 и 6768 руб./га, а в смеси с тимофеевкой усвоение азота воздуха возростает на 20%, соответственно и экономическая эффектитвность азотфиксации достигает максимальной величины – 10152 руб./га.

 

Таблица 2 – Расчет экономической эффективности люцерны

Вариант	Усвоена азота из воздуха, кг/га	Эквивалентное количество			Стоимость аммиачной селитры, руб./га
		минерального азота, кг/га		аммиачной селитры, кг/га
Люцерна	138		251	730	8760
Люцерна+ кострец	113		205	596	7152
Люцерна + ежа	107		194	564	6768
Люцерна+тимофеевка	160		291	846	10152

 

Расчет усвоения азота воздуха козлятником восточным в симбиозе с клубеньковыми бактериями, проведенный методом сравнения с не бобовой культурой (кострецом безостым), показал, что в одновидовом посеве козлятника восточного из воздуха было усвоено 177 кг/га азота. В смешанных посевах усвоение азота воздуха козлятником восточным снизилось в 1,8 -2,3 раза, а в черезрядных посевах – в 1,2 -1,7 раза (табл. 3).

 

 

Таблица 3 – Усвоение азота воздуха козлятником восточным в одновидовом посеве и совместных посевах со злаковыми травами, кг/га

 

Вариант	Накопление азота в надземной массе и корнях	Усвоение азота
		из почвы	из воздуха
1. Козлятник восточный (контроль)	266	89	177
2. Козлятник + кострец – смешанный посев	184	89	95
3. Козлятник + кострец – черезрядный посев	237	89	148
4. Козлятник + двукисточник - смешанный посев	167	89	78
5. Козлятник + двукисточник - черезрядный посев	191	89	102

 

Пересчет усвоенного козлятником азота воздуха на эквивалентное количество азотных удобрений с учетом коэффициента использования их из почвы 50 % показывает, что в одновидовом посеве козлятника усвоение азота воздуха эквивалентно внесению 936 кг/га аммиачной селитры; экономия составляет 11232 руб./га (табл. 4). В смешанных посевах козлятника со злаками экономический эффект снижается пропорционально снижению размеров симбиотической азотфиксации. Тем не менее он имеет довольно большой уровень – 4947 – 9384 руб./га. В черезрядных посевах эффективность выше, чем в смешанных в 1,3 – 1,5 раза.

 

Таблица 4 – Расчет экономической эффективности козлятника

Вариант	Усвоена азота из воздуха, кг/га	Эквивалентное количество		Стоимость аммиачной селитры, руб./га
		минерального азота, кг/га	аммиачной селитры, кг/га
1. Козлятник восточный (контроль)	177	322	936	11232
2. Козлятник + кострец – смешанный посев	95	173	503	6036
3. Козлятник + кострец – черезрядный посев	148	269	782	9384
4. Козлятник + двукисточник - смешанный посев	78	142	412	4947
5. Козлятник + двукисточник - черезрядный посев	102	185	538	6456

 

 

   В опытах с зернобобовыми культурами усвоение азота воздуха рассчитывали методом сравнения с не бобовой культурой – овсом. Исходили из того, что зернобобовые культуры могут потребить из почвы столько же азота, сколько и овес. Все остальное количество накопленного азота они усвоили из воздуха в процессе симбиотической азотфиксации. Расчеты показали, что наибольшее количество азота воздуха усвоил горох -105 кг/га, а наименьшее соя – 76 кг/га (табл. 5).

 

Таблица 5 - Усвоение азота воздуха зернобобовыми культурами (кг/га)

Культура	Накопление азота всего	В том числе:
		из почвы	из воздуха
Горох	156	49	105
Вика	137	49	88
Соя	125	49	76

 

  Пересчет усвоенного зернобобовыми культурами азота воздуха на эквивалентное количество азотных удобрений с учетом коэффициента использования их из почвы 50% показывает, что усвоение азота воздуха горохом эквивалентно внесению 555 кг/га аммиачной селитры; экономия составляет 6660 руб./га (табл. 6). В посевах вики и сои эффект снижается пропорционально снижению размеров симбиотической азотфиксации. Тем не менее эффективность имеет довольно большой уровень – 5580 и 4812 руб./га соответственно.

 

Таблица 6 – Расчет экономической эффективности усвоения азота 

                  воздуха зернобобовыми культурами

Вариант	Усвоена азота из воздуха, кг/га	Эквивалентное количество		Стоимость аммиачной селитры, руб./га
		минераль-ного азота, кг/га	аммиачной селитры, кг/га
Горох	105	191	555	6660
Вика	88	160	465	5580
Соя	76	138	401	4812

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что для рационального ведения земледелия необходимо расширять посевы бобовых культур за счет снижения посевов злаковых культур. На уменьшенные площади злаковых культур надо вносить повышенные дозы азотных удобрений с тем, чтобы получать на них максимальные урожаи. Бобовые же будут давать без азотных удобрений максимальный сбор белка при среднем уровне урожайности. Увеличение посевов бобовых культур и их смесей со злаковыми культурами позволит получить не только высокобелковый корм, но и сэкономить на минеральных азотных удобрениях.