Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem na plonowanie i

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,
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 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 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.
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 1995–1998 na polach Zakładu ProdukcyjnoDoświaczalnego 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.
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, 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,
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.
Tabela 1
Energochłonność produkcji oraz wartość energetyczna plonu nasion rzepaku
Energy consumption and value of energetical yield of oilseed rape
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
⎯
24,5
25,1
25,0
24,9
45,2
141,0
135,5
107,2
160 sal. am
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
11,5
12,2
12,1
11,9
24,8
115,5
92,2
77,5
Kontrola ⎯ Control
* — opis w metodyce ⎯ described in methods
Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem ...
443
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%
F
6,3%
A
14,7%
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%
C
3,6%
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). 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).
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
1995/96
1996/97
1997/98
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
⎯
20,7
115,9
110,5
82,4
1356
445
461
754
160 sal. am
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
13,3
103,3
80,3
65,6
1165
264
328
586
Kontrola ⎯ Control
* — opis w metodyce ⎯ described in methods
Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem ...
445
14000
nakłady poniesione na aplikację nawozu
input for fertilizer application
Energia skumulowana (MJ/ha)
Energy input (MJ/ha)
12000
10000
824
1302
1223
1480
465
12320
12320
12320
12320
12320
wartość energetyczna nawozu
energy value of fertilizer
412
720
1191
612
1083
8000
6000
9240
9240
9240
9240
9240
4000
2000
0
Sposób wiosennego nawożenia azotem* — Method of spring nitrogen fertilization*
przed ruszeniem wegetacji
before renewal of growth
pełnia pąkowania
full of budding stage
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
* — 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 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 średnio o około 28%
niższy (tab. 3).
Tabela 3
Niektóre wyróżniki oceny energetycznej ⎯ Some selected indices of energetical evaluation
Sposób wiosennego nawożenia N*
Method of spring nitrogen application*
Wskaźnik efektywności energetycznej
Index of energetical efficiency
Wskaźnik pokrycia nakładów poniesionych
na wiosenne nawożenie N
Index of spring N fertilization cost covering
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
⎯
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
2,16
9,47
7,62
6,41
⎯
⎯
⎯
⎯
Kontrola ⎯ Control
* — opis w metodyce ⎯ described in methods
Wpływ sposobu wiosennego nawożenia azotem ...
447
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 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. 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 energochłonność 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.
Wójcicki Z. 1981. Energochłonność produkcji rolniczej. Rocz. Nauk Rol., s. C, 1: 165-196.