Методические подходы к исчислению экономико-экологической эффективности применения удобрений

Эффективность применения удобрений в сельском хозяйстве зачастую определяют в отрыве от оценки ряда важных процессов, происходящих параллельно с ростом урожаев. Наибольшее с экологической точки зрения влияние удобрения оказывают на изменение плодородия почвы. В настоящее время как никогда особо актуальна проблема осуществления комплекса мер по повышению плодородия почвы с целью роста продуктивности и устойчивости земледелия. Этот вопрос приобретает исключительную значимость на современном этапе и потому, что почвенное плодородие в большинстве аграрных регионов России снижается, причем темпы снижения приобретают зачастую катастрофический характер. Большая роль в решении данного вопроса принадлежит обоснованию методики, позволяющей учитывать влияние различных факторов, и прежде всего удобрений, на уровень экономического плодородия почвы.
В практике аграрного производства принято считать одним из основных критериев почвенного плодородия величину урожайности сельскохозяйственных культур. Однако этот показатель не всегда объективно свидетельствует о способности почвы обеспечить растения всеми элементами питания, поскольку урожайный год может чередоваться с неурожайным, и в зависимости от этого будет меняться представление о почвенном плодородии. По этому поводу К. Маркс писал: «Почва, которая непрерывно истощается и не получает — путем искусственного, растительного и животного удобрения и т.п. - необходимых для ее восстановления элементов, будет все же, в зависимости от изменчивых влияний погоды, т.е. от независящих от человека обстоятельств, продолжать приносить весьма различные по величине урожаи... При таких обстоятельствах благоприятные климатические условия пролагают путь голодному году, вызывая быстрое поглощение и извлечение из почвы еще скрытых в ней минеральных удобрений. Наоборот, голодный год и тем более ряд следующих за ним неурожайных лет позволяют минералам, входящим в состав почвы, накопиться вновь и обнаружить свое благотворное действие, когда снова наступят благоприятные климатические условия».
Кроме того, в ряде случаев высокая урожайность сельскохозяйственных культур может сочетаться со снижением почвенного плодородия. Так, рост урожаев обычно обеспечивается применением больших доз минеральных удобрений, хотя другие показатели экономического плодородия почвы (содержание гумуса, наличие элементов питания растений, почвенная структура и пр.) могут ухудшаться. В конечном счете это приводит к тому, что урожайность сельскохозяйственных культур растет медленно, на единицу растениеводческой продукции затрачивается гораздо больше удобрений.
Например, за период с 1960 по 1990 год в стране поставки минеральных туков в расчете на 1 га пашни увеличились в 9 раз, а урожайность основных культур за этот период возросла лишь в 1,3-1,9 раза. Уровень поставок минеральных удобрений сельскому хозяйству в нашей стране за данный срок повысился почти на порядок, а рост среднегодового объема производства растениеводческой продукции за это время составил 63 %.
Следует добавить, что и другие факторы интенсификации производства, положительно влияющие на урожайность сельскохозяйственных культур (механизация, электрификация, селекция и семеноводство, применение передовых приемов агротехники и т.д.), постоянно развивались и совершенствовались. Так, за период с 1960 по 1990 год мощность тракторного парка увеличилась примерно в 5 раз, потребление электроэнергии сельским хозяйством возросло в 15 раз, значительно повысился удельный вес сортовых посевов сельскохозяйственных культур, мелиоративный фонд страны пополнился миллионами гектаров орошаемых и осушенных земель. Разработаны и внедрены научно обоснованные системы земледелия и интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур.
Все это свидетельствует о значительном увеличении расхода минеральных туков на получение единицы прибавки урожая. Вместе с тем, согласно расчетам, проведенным по типовым методикам, принято считать, что применение промышленных удобрений в сельском хозяйстве характеризуется высокой экономической эффективностью, уровень рентабельности их использования в среднем по стране превышает 100 %. Таким образом, в оценке эффективности химизации земледелия сложилась парадоксальная ситуация, когда с одной стороны подавляющая часть агроприемов, в частности применение удобрений, а также в целом возделывание отдельных сельскохозяйственных культур приносят, согласно расчетам, немалый экономический эффект, а с другой - многократно возросли затраты на получение единицы продукции, снизилось плодородие почвы. Так, по данным Н.З. Милащенко и В.А. Захаренко, за 20 лет потери гумуса из пахотных почв России на площади 180 млн га составили 12 т/га.
Данные потери обусловливают ухудшение других показателей почвенного плодородия, так как содержание гумуса в почве имеет, согласно российским и зарубежным источникам, огромное значение. По мнению В. А. Ковды, даже черноземы потеряли запасы гумуса примерно вдвое по сравнению с тем, что было 100 лет назад, во времена В.В. Докучаева. В этих некогда высокопродуктивных почвах наметилась тенденция снижения плодородия: уменьшаются запасы органического детрита, гумуса, разрушается почвенная структура. При этом теряется наиболее ценная часть гумуса, способствующая росту почвенного плодородия. Потеря этой части гумуса приводит к обесструктуриванию почвы, снижает ее устойчивость к эрозии, возникновение которой еще более уменьшает уровень гу-мусированности почвы. Восстановление потерь гумуса - дело сложное и долговременное. По мнению Ф.Н. Лисецкого, при обычном сельскохозяйственном использовании почв 25 мм гумусового горизонта формируется за 100 лет - по 0,25 мм в год. Снижение почвенного гумуса в различных российских регионах отмечается в трудах многих исследователей.
Анализ, проведенный с помощью экономикостатистических методов, свидетельствует о значительной зависимости урожайности сельскохозяйственных культур от содержания гумуса в почве. По материалам Росземпроекта, на каждый процентный пункт гумуса сверх его минимального количества приходится на черноземах Воронежской области 2 ц/га прибавки урожайности зерна, Краснодарского края - 3,6 ц/га. Исследованиями центра плодородия почв в Германии установлено возрастание урожая озимой пшеницы в 1,5 раза с увеличением содержания гумуса в почве от 1 до 5 %.
Восполнение потерь гумуса требует больших дополнительных затрат, подчас многократно превосходящих расходы на его бездефицитное поддержание. Как показывают исследования, ежегодно в расчете на 1 га пашни с органическими удобрениями и пожнивными остатками поступает в почву 1150 кг гумуса, а выносится с урожаем 1655 кг.
Объяснить сложившееся противоречие между высоким эффектом, полученным расчетным путем, и ухудшением важного экологического параметра можно несовершенством методики определения экономической эффективности применения удобрений и возделывания сельскохозяйственных культур в целом. Согласно типовой методике, экономический эффект определяется сопоставлением полученных результатов (урожайности, прибавки урожая) с произведенными затратами (дополнительными затратами). Казалось бы, есть все необходимые для расчета экономического эффекта компоненты. Ну, а если еще к тому же учтено последействие отдельных факторов, например, применения удобрений, то эффект агромероприятия считается учтенным всесторонне.
Однако за пределами расчетов остается важнейшая часть экономического плодородия почвы, не всегда отражаемая в уровне урожайности возделываемых культур, с одной стороны, и затраты, необходимые для восполнения утраченного плодородия почвы (или дополнительный эффект, выраженный в росте плодородия), - с другой. Из-за этого отдельным агроприемам и возделываемым культурам часто дается неправильная экономическая оценка, на основании чего делаются неверные выводы об обоснованности их проведения или производства. В этом кроется одна из причин снижения почвенного плодородия за последние годы.
Для устранения отмеченных негативных сторон предлагается рассчитывать экономико-экологический эффект проведения отдельных агроприемов или применения удобрений ЭЭУ, включающий в себя экономический эффект Ээкон и эффект экологический, который в данном случае будет выражаться через эффект плодородия Эпл:

Экономический эффект может определяться известной формулой:

где У - урожайность, т/га; Ц - цена 1 ц продукции, руб.; 3 -затраты, руб./га; Дч - чистый доход, руб.
Эффект плодородия целесообразно связывать с ростом или снижением содержания гумуса в почве, которое в подавляющем большинстве случаев с достаточной точностью отражает тенденцию изменения почвенного плодородия, о чем свидетельствуют исследования многих ученых-аграрников (Гришин П.Н. и др.). Поэтому изменение содержания почвенного гумуса в значительной степени адекватно трансформации плодородия почвы:

где Гм и Гп — соответственно содержание гумуса в почве после и до проведения агромероприятия, возделывания культуры, т/га; ±ΔГс — изменение содержания гумуса, т/га.
Содержание гумуса нередко выражается в процентах по отношению к массе почвы. Однако, зная глубину пахотного горизонта и плотность почвы, можно определить количество гумуса в тоннах на единицу площади.
Поскольку содержание гумуса может быть приравнено к определенному количеству органического вещества с учетом его гумификации, содержание гумуса в почве Гс:

где О - количество органического вещества, т; Kг - коэффициент гумификации.
К органическим веществам относятся органические удобрения и прежде всего навоз, который может быть приравнен к определенному количеству органического вещества (гумуса) почвы:

где Уо — количество органических удобрений, т.
Отсюда количество органических удобрений, эквивалентное количеству почвенного гумуса:

Зная количество органических удобрений в физической массе и нормативы затрат на применение их единицы, например 1 т навоза, можно легко рассчитать величину денежных затрат на использование всего количества удобрений:

где Зу — затраты на применение органических удобрений, руб.; Зеу - нормативы затрат на применение единицы органических удобрений, руб./т.
В конечном счете формула (11), учитывающая экономикоэкологические изменения, происходящие под действием агромероприятий, в том числе и от применения удобрений, примет вид:

Для более точного учета влияния отдельных агромероприятий на изменение почвенного плодородия необходимо определять долю данной трансформации, обусловленную анализируемым мероприятием. При отсутствии точных экспериментальных исследований или лабораторных данных степень этих изменений можно установить пропорционально участию удобрений в формировании полученного урожая.
Стоимость дополнительно полученной или недополученной продукции в результате изменения почвенного плодородия будет отражаться на величине чистого дохода, увеличивая или уменьшая его и тем самым корректируя размер экономико-экологического эффекта.
Подчеркнем, что в целом по стране и по отдельным природно-климатическим зонам разработаны нормативы выноса гумуса с урожаями и восполнения его пожнивными и корневым остатками отдельных сельскохозяйственных культур, органическими удобрениями, что позволяет специалистам сельского хозяйства без особого труда определить баланс гумуса. Имеются также нормативы затрат на применение удобрений с учетом региональных особенностей и другие необходимые для данного расчета коэффициенты.
Используя показатель экономико-экологической эффективности, можно определить уровень совокупной рентабельности:

где Уср — уровень совокупной рентабельности, %; 3 - затраты на проведение агроприема, применение удобрений, руб.
Для более полной картины экономико-экологической эффективности применения удобрений при наличии исходных данных наряду с изменением количества гумуса можно учитывать изменение содержания основных элементов питания в почве - азота, фосфора, калия. Их трансформацию целесообразно определять сначала в натуральных величинах, а затем выражать в стоимостной оценке, используя нормативы затрат на применение соответствующего вида минеральных удобрений. С учетом этого формула (18) примет вид:

где ΔNPK - изменение содержания в почве азота, фосфора, калия, кг/га; Зму — затраты на использование 1 кг минеральных удобрений, руб.
Покажем данную методику на конкретном примере. Применение минеральных удобрений под яровую пшеницу в дозе N30P25K15 на каштановых почвах Заволжья обеспечило получение прибавки урожайности 0,35 т/га при общей урожайности зерна 2,8 т/га. Дополнительные затраты, связанные с использованием туков, включающие их стоимость, расходы на транспортирование, хранение, приготовление и внесение, а также издержки на уборку прибавки урожайности определены на основе установленных нормативов. Так, использование 1 кг азотных удобрений требует 7,5 руб., 1 кг фосфорных туков -12,8 руб., калийных - 5,2 руб. Нормативы затрат на уборку, доработку, хранение и реализацию 1 т зерна определены для Поволжья в размере 1000 руб. С учетом этого расходы на применение туков составят 973 руб./га:

Стоимость прибавки урожайности при текущей цене зерна с учетом его качества в размере 5800 руб./т равна 2030 руб. (0,35 * 5800 руб./т). Чистый доход от использования минеральных удобрений в таком случае составит 1057 руб. (2030 - 973). Как видим, если судить только по этому показателю эффективности применения туков, то их отдача характеризуется весьма высокой, почти двухкратной окупаемостью затраченных средств. Однако картина меняется, если принимать во внимание их влияние на показатели изменения почвенного плодородия.
Определение изменения содержания почвенного гумуса может осуществляться как лабораторным путем, так и при помощи нормативного расчета, который доступен каждому специалисту сельского хозяйства. Суть его заключается в сопоставлении поступления в почву органического вещества и минерализации гумуса, иначе говоря, в сравнении прихода и расхода. Для этого достаточно знать урожай основной продукции, исходное содержание гумуса в почве и некоторые коэффициенты. Применительно к Поволжью установлены следующие коэффициенты: для расчета выхода корневых и пожнивных остатков по отношению к массе зерна яровой пшеницы - 1,6, для определения гумификации растительных остатков - 0,15. Используя их, несложно рассчитать приход гумуса в почву с урожаем, который составит в данном случае 0,68 т/га (2,8 т * 1,6 * 0,15). Согласно данным агрохимических обследований, отраженным в документации по описанию землеустройства каждого хозяйства, в каштановой почве содержится в нашем примере 108 т/га. Коэффициент минерализации гумуса в каштановых почвах при возделывании культур сплошного сева равен 0,01, что позволяет определить расход органического вещества в размере 1,08 т (108 * 0,01). Следовательно, баланс почвенного гумуса будет отрицательным и невосполненная его часть составит 0,4 т/га (0,68 - 1,08).
Коэффициент гумификации стандартного навоза в пересчете на сухое вещество установлен для Поволжья в размере 0,125. Иначе говоря, для того, чтобы компенсировать потерю 1 т почвенного гумуса, необходимо внести 8 т стандартного навоза. Величина затрат на использование 1 т органических удобрений равна 105 руб. Зная это, можно определить, что для компенсации потерь гумуса следует внести 3,2 т стандартного навоза (0,4 : 0,125), а стоимостный эквивалент снижения почвенного плодородия составит 336 руб. (3,2 т * 105 руб./т).
Далее определяется изменение содержания основных питательных веществ в почве. Здесь также наряду с лабораторным методом применим нормативный расчет. Согласно нормативам, на формирование 1 т урожая зерна яровой пшеницы в Поволжье требуется в пересчете на действующее вещество 25-30 кг азота, 12-15 кг фосфора и 30-35 кг калия. В нашем случае получение 2,8 т/га зерна потребовало азота 70 кг (2,8 * 25), фосфора -35 кг (2,8 * 12,5), калия - 84 кг (2,8 * 30). Внесено же с минеральными удобрениями N30P25K45. Разница между двумя этими величинами составила N40P10K15, что характеризует невосполненную часть основных элементов питания растений. Чтобы избежать повторного счета, из этой дозы следует вычесть количество азота, фосфора и калия, содержащихся в корневых и пожнивных остатках (что эквивалентно, согласно расчету, 0,68 т/га гумуса или 5,4 т/га стандартного навоза), а также в 3,2 т/га навоза, который должен быть внесен для восполнения потерь почвенного гумуса и затраты на использование которого уже учтены.
Установлено, что в 1 т навоза KPC содержится 6,3 кг азота, 3,2 кг фосфора, 6,8 кг калия. В 3,2 т навоза соответственно содержится N2O (3,2 * 6,3), Р10 (3,2 * 3,2), K22 (3,2 * 6,8). Также определено количество основных элементов питания в растительных остатках яровой пшеницы. Сопоставление затрат азота, фосфора и калия на формирование полученного урожая с их количеством, содержащимся в минеральных удобрениях, корневых и пожнивных остатках и в дозе навоза, необходимой для компенсации потерь гумуса, позволило определить недостаток или избыток отдельных элементов.
Оказалось, что с учетом всех этих факторов в почве накапливается избыточное количество калия (7 кг/га), тогда как по азоту наблюдается снижение в размере 20 кг/га, а по фосфору -нулевой баланс. Данное количество элементов питания растений следует оценить по затратам на использование 1 кг д.в. соответствующего вида минеральных удобрений. Стоимостный эквивалент увеличения калия составил 36 руб. (7 * 5,2), фосфора - 0 руб. (0 * 12,8), а уменьшения содержания азота -150 руб. (20 * 7,5). В результате суммирования этих чисел находим, что на компенсацию элементов питания требуются денежные средства в размере 143 руб./га (7 + 0 - 150).
Поскольку внесение N30P25K15 под яровую пшеницу не обеспечивает положительного баланса гумуса и суммарного количества питательных веществ в почве, выраженного в денежной оценке, их стоимостные эквиваленты следует вычитать из величины чистого дохода. Таким образом, экономикоэкологический эффект составит:

Как видно, он существенно ниже того значения, которое рассчитано по типовой методике и характеризует общепринятый экономический эффект применения удобрений. В данном случае с учетом экономико-экологических последствий приходится говорить не о двухкратной, а лишь о полуторной окупаемости средств на использование туков.
Расчет по предлагаемой методике значительно упрощается, если изменение содержания гумуса и основных элементов питания растений определяется лабораторным путем. Известно, что почвенные обследования проводятся, как правило, раз в несколько лет. В таком случае для исчисления экономикоэкологического эффекта применения удобрений за год следует величину изменения содержания гумуса и элементов питания растений в почве делить на число лет между обследованиями почвенного плодородия t:

Данный расчет можно упростить, определяя лишь изменение содержания гумуса, фосфора и калия в почве, а затем рассчитывая их стоимостные эквиваленты. Учитывая, что в почвенном гумусе содержание азота стабильное, то постоянно определять его количество в почве лабораторным путем нецелесообразно, достаточно лишь вычислить стоимостные эквиваленты для гумуса, фосфора и калия без дополнительных корректировок. Например, если известно, что в результате внесения удобрений получен чистый доход в размере 600 руб./га, снижение содержания гумуса эквивалентно 200 руб. затрат на использование навоза, а увеличение количества фосфора и калия в почве адекватно применению фосфорно-калийных туков на сумму 50 руб., то совокупный эффект составит 450 руб./га (600 - 200 + 50). Точность расчетов в данном случае несколько снизится, но тенденция изменения экономико-экологического эффекта применения удобрений, как, впрочем, и при учете лишь изменения содержания гумуса, будет отражена достаточно определенно. Предлагаемая методика позволяет учитывать изменение уровня плодородия почвы, заострять внимание на случаях его снижения. В совокупном показателе учитываются экономические и экологические последствия проводимых мероприятий. Применять данный расчет можно как при оценке эффективности использования минеральных удобрений и отдельных агротехнических приемов, так и при анализе эффективности возделывания сельскохозяйственных культур, экономической оценке севооборотов. Используя данную методику, можно дать энергетическую оценку удобрений, которая во многом согласуется с показателями экономической эффективности применения минеральных туков и навоза. В таком случае нужно учитывать результативные показатели в энергетических единицах, принимая во внимание изменения в почвенном плодородии.