Використання побічної продукції як органічного удобрення слід сприймати не як залишення на місці вирощування, а як технологічний процес внесення з попереднім скошуванням та подрібненням, на який відбувається затрата паливо-мастильних матеріалів, мото- і людських ресурсів. Відомо, що на зазначений технологічний процес витрачається 5–6 л пального на 1 га, або від 0,12 до 0,26 ГДж не поновлюваної енергії залежно від кількості та якості побічної продукції, що використовують для удобрення.
Щодо енергомісткості самої побічної продукції, то з 2001 по 2020 рік вихід побічної загальної фітомаси зріс в 1,3–1,4 раза, а її енергомісткість: побічної продукції в 1,7 раза, а загалом — 1,3 раза. Тому для розрахунку енергомісткості пального і органічного добрива у вигляді 85% побічної продукції переведено в суху речовину і перераховано в умовний гній через коефіцієнт 5,5.
Зробивши перерахунок, отримані такі закономірності, суть яких зводиться до того, що енергомісткість органічних добрив у вигляді побічної продукції в період їхнього застосування зростає в 31,5–81,6 раза, а енергомісткість затрат пального й добрив — в 4,4–18,8 раза. Розрахунок енергетичного прибутку до основної продукції показав, що відбувається його зменшення до 1956–1995 рр. в 1,2 раза, а енергетичний прибуток за загальною біомасою культур зростає в 1,34 раза, що свідчить про домінування побічної продукції. Розрахунок енергетичної рентабельності за основною продукцією показав, що зростання продуктивності та валового виходу продукції супроводжувалося її зниженням. Так, відносно періоду з 1956 року по 1995 рік енергетична рентабельність за період з 1996 по 2020 рік знизилася в середньому в 4,2 раза, а відносно загальної біомаси — в 1,2 раза (таблиця).
Таблиця. Зміна складових урожаю та структури енергомісткості складових загальної фітомаси
в АПК Черкаської області за 1956–2020 рр.
Примітка: чисельник — тис. голів; знаменник — співвідношення ВРХ : свині : птиця
Виходячи зі зазначеного, потрібно підходити диференційовано до розрахунку енергозатрат як пального, так і енергомісткості гною й побічної продукції у загальній витраті за розрахунку коефіцієнта енергетичної у виробництва в різні періоди господарювання. Так, у період внесення гною як органічного добрива до 1995 року затрати пального на вивезення і загортання було враховано за технологічними картами вирощування сільськогосподарських культур в АПК області.
Рентабельність та енерговіддача
У період розвиненого тваринництва (1981–1995) поголів’я ВРХ, свиней і птиці досягало 10,6–12,3 млн гол, а внесення гною було на рівні 10,5–11,5 т/га, з тим Кее = 7,0–7,8 за високих показників енергетичного прибутку і енергетичної рентабельності. В період згортання тваринництва (2001–2020) спостережено зростання загальної чисельності тварин і птиці в 1,6 раза за рахунок зростання поголів’я птиці в 13 разів. Кее знизився до 2,5–2,7 (нижня межа ефективності), а гній був замінений на побічну продукцію, що вплинуло на енергетичний прибуток і рентабельність, які знизилися в 4,3–4,7 раза. В період згортання тваринницької галузі (1996–2000), коли гною вносилося 3,5 т/га, найвищим Кее був період, коли загальне поголів’я тварин збереглося на рівні 763,1 тис. голів за оптимального співвідношення ВРХ, свиней і птиці, яке було в період внесення гною за розвиненого тваринництва (таблиця).
Розрахунок енергомісткості виробництва продукції, як співвідношення сукупних витрат енергії на виробництво продукції рослинництва до валової продукції рослинництва (тис. тонн) засвідчив те, що в період з 1956 року по 1995 рік енергомісткість у середньому становила 0,92 ГДж/т, а в період з 1996 року по 2020 рік — 4,53 ГДж/т, що у 4,9 раза вище. Енерговіддача як співвідношення валової продукції до сукупних витрат енергії на її виробництво в середньому становила 0,99 проти 0,25 т/МГДж, що менше у 3,96 раза. Зв’язок між показником Кее та енергетичним прибутком та енергетичною рентабельністю показано на рис. 1.
Рис. 1. Залежність коефіцієнта енергетичної ефективності
з енергетичним прибутком та енергетичною рентабельністю
за основною продукцією (ОП) і загальною біомасою (ЗБМ).
Кее : Енергетичний прибуток — ОП: y = 45,8 + 0,9 × x; r = 0,55; r² = 0,39
Кее : Енергетичний прибуток – ЗБМ: y = 204,4 – 9,59 × x ; r = –0,70; r² = 0,46
Кее : Енергетична рентабельність – ОПБ, %: y = -129,4 + 103,0 × x ; r = 0,86; r² = 0,74
Кее : Енергетична рентабельність – ЗБМ, %: y = –14,3 + 210,0 × x ; r = 0,90; r² = 0,81
Кластеризація інтервалів років аналізу енергетичної ефективності виробництва продукції рослинництва показала, що інтервали років об’єднуються в окремі кластери, які розрізняють за якісним станом. Кластер № 1 — це періоди з 1956 по 1970 роки, які об’єднуються на 10% рівні подібності, це той період, коли наростала ефективність виробництва в рослинницькій і тваринницькій галузі. Кластер № 2 — це період із 1975 по 1995 роки — період розвиненого тваринництва і високоефективного рослинництва (рис. 2).
Кластер № 3 об’єднує період з 1981 по 1990 роки — стабільне виробництво з високою ефективністю. Кластери № 2 і 3 поєднуються на рівні 25% подібності, що свідчить про їх якісний енергетичний стан, а з кластером № 1 об’єднання відбувається на рівні 40% подібності, що свідчить про суттєву віддаленість якісного енергетичного рівня господарювання. Кластер № 5 на рівні 15% подібності об’єднує період з 2006 року по 2020 рік — це період повного згортання тваринницької галузі та використання побічної продукції як органічного удобрення. Своєю чергою, утворюються два підкластери з періодами 2001–20005 рр., 2006–2010 рр. та 2011–2015-2020 рр., які свідчать про розмежування енергетичної ефективності виробництва (рис. 2).
Рис. 2. Кластеризація періодів господарювання АПК Черкаської області
за показниками продуктивністі та енергетичної ефективності за 1956–2020 рр.
Факторний аналіз показав, що з F1 оберненою сильною кореляцією (R= > –0,88–0,94±0,03, R²= 0,77–0,88) пов’язані площі зернових разом, кукурудзи, ярих колосових із кукурудзою та технічних культур, а площі кормових культур та Кее пов’язані з F1 прямою сильною кореляцією. Вихід складових загальної фітомаси в структурі сівозмін (з. о., ПП, ПБФ) пов’язувалися з F1 оберненою сильною кореляцією (R= –0,80), а ОП та ЗБМ корелювали з F2 прямою сильною кореляцією; ПП і КП були прив’язані до F3 оберненою сильною кореляцією. Енергомісткість складових фітомаси за F1 корелювали на рівні оберненої сильної кореляції (R=> –0,80), ПР мали пирв’язку F3 на рівні оберненої сильної кореляції. Зміна структури посівних площ впливає на вихід складових побічної фітомаси та її енергомісткості, а вихід основної продукції та загальної фітомаси залежав від зміни площ кормових культур. Рівень дисперсії по F1 становив 54,0%, а за F2 — 24,0%, а в сумі за F1 і F2 — 79,0%, що свідчить про ймовірний впли на зміну енергомісткості складових ЗБМ у структурі посівних площ, що зазнала суттєвої трансформаці в 1956–2020 рр.
Висновки
За період з 1956 року по 2020 рік відбулася суттєва трансформація структури посівних площ в АПК Черкаської області шляхом скорочення площ ярих колосових, кормових культур і зростання площ кукурудзи, соняшнику, сої, що суттєво вплинуло на вихід основної й побічної продукції та змінило їхнє співвідношення, яке схилилося на користь виходу побічної продукції за зростання складових, що визначають саме співвідношення. Зміна структури посівних площ суттєво вплинула на енергомісткість основної й побічної продукції: в період з 1956 року по 1975 рік на основну продукцію припадало 43% енергомісткості, а на побічну продукцію — 35%; в 1976–1990 рр. — 48 та 35%; в 2011–2020 рр. — 36 та 54% відповідно.
Енергетична рентабельність за зростання продуктивності та валового виходу основної продукції в 1996–2020 рр. знизилася в 4,2 раза до періоду з 1956 року по 1995 рік, а до утвореної загальної біомаси — в 1,25 раза; енергомісткість виробництва зросла в 4,9 раза, а енерговіддача знизилася в 3,9 раза. З тим Кее знизився у 2,8–3,9 раза, досягаючи нижньої межі ефективності (Кее = 2,5–2,6).
Установлено, що найбільшою енергетична ефективність землеробства була в період з 1996 року по 2000 рік, коли досягався найвищий рівень енергетичної ефективності (Кее = 4,66): одночасно забезпечувалася висока ефективність виробництва продукції рослинництва з одночасним застосуванням гною та частини побічної продукції як органічного удобрення. У цей період було досягнуто оптимальне поголів’я ВРХ, коли загальна чисельність голів тварин становило близько 760 тис., проти 12 248 тис., що в 16 разів менше проти 1985–1990 рр.
Олександр ДЕМИДЕНКО, д-р с.-г.наук, директор
Черкаська державна сільськогосподарська дослідна станція ННЦ
«Інститут землеробства НААН»
Станіслав ВІТВІЦЬКИЙ, канд. с.-г.наук, доцент
Національний університет біоресурсів і природокористування України
