Приоритетные направления развития земледелия

поля достигает 40-60%. Исследования , проведенные на агрополигоне Всероссийского НИИ агрохимии им . Д . Н . Прянишникова показали , что на участке площадью 4 га , разделенном на 400 равновеликих (10 х 10 м ) делянок , содержание гумуса по отдельным делянкам колебалось от 1,15 до 3,1%, то есть по принятой градации , - от очень низкой до высокой обеспеченности . Внутриполевая пестрота показателей плодородия почвы возрастает в условиях склонового рельефа : по данным Всероссийского ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии диапазон варьирования равновесной плотности сложения пахотного горизонта превышает 40%, при этом на склонах даже небольшой крутизны контрастность структуры почвенного покрова существенно возрастает .

Пестрота почвенного покрова приводит к существенным различиям в интенсивности роста и развития растений на различных участках поля . Фенофазы наступают в различное время . Это приводит к тому , что при уборке урожая в бункера попадает продукция с различными технологическими свойствами , в результате чего требуются большие затраты на сортировку и осуществление других приемов по доведению полученной продукции до однородного состояния .

Как следует из приведенного выше , в Российском земледелии имеются все предпосылки для использования элементов точного земледелия . При этом следует отметить , что даже в странах с высоким уровнем технического оснащения прецизионное земледелие имеет очень ограниченное практическое распространение . Речь в данном случае идет больше о направлении научных исследований . В связи с этим , на наш взгляд , правильнее ставить задачу повышения уровня технического обеспечения использования интенсивных технологий через внедрение элементов глобального позиционирования в земледелии , использовании картирования полей по данным аэрокосмического мониторинга , использования техники , оборудованной системами параллельного вождения , сенсорными устройствами и т . п .

При этом помимо новых приоритетов не меньшее, а зачастую и большее значение имеет соблюдение известных классических принципов. Прежде всего, это использование экологоландшафтного подхода в системах земледелия, который позволяет реализовывать дополнительные возможности для производства экологически чистой продукции и предотвращения деградации почвенного покрова.

Особое внимание уделяется вопросам предотвращения почвоутомления на основе оптимизации севооборотов . Исследования в ряде хозяйств Орловской , а также Липецкой , Воронежской и Курской областей показали , что устойчивость почв к утомлению уменьшилась . Отмечены пороговые значения фитотоксичности почв . Все это – следствие пренебрежительного отношения к севооборотным правилам , имеющее место в современном земледелии . Разработанная к настоящему времени методическая и нормативная основа для автоматизированного проектирования севооборотов в системах земледелия сельскохозяйственных предприятий и организаций Орловской области дает возможность оптимизировать севооборотный фактор .

Приоритетными являются вопросы разработки системы воспроизводства плодородия . Экономически и экологически целесообразным является их решение на основе повышения экологической емкости агроэкосистем и оптимизации биологической активности почвы . Кафедрой земледелия Орёл ГАУ разработаны новые способы , защищенные патентами РФ , по предотвращению негативных явлений вследствие контакта растительных остатков с семенами культурных растений , по повышению эффективности использования сидерации , а также новые удобрительные средства .

При оптимизации технологий обработки почвы следует учитывать достоинства и недостатки каждой группы приемов и способов . Имеет место следующая особенность : чем ближе данный вид культурного растения к диким формам , тем меньше его реакция на дифференциацию пахотного слоя ( многолетние травы , злаки ). Чем более в результате селекционной работы данная культура отдалилась от диких форм , тем больше ее потребности в гомогенном по плодородию пахотном слое . В связи с этим целесообразна дифференцированная обработка почвы в севооборотах . Наметившиеся тенденции к всеобщей минимализации обработки могут привести к значительным почвенно - экологическим последствиям .

С целью разработки направлений совершенствования технологий обработки почвы на основе использования современных почвообрабатывающих и посевных орудий на кафедре земледелия в 2009 г. был заложен многофакторный опыт. Место проведения исследований – НОПЦ «Интеграция». На темно-серой лесной почве исследуются почвенно-экологические последствия и агроэкономическая эффективность сочетаний приемов основной и предпосевной обработки почвы, использования различных посевных орудий. Полученные первые результаты подтверждают имеющиеся данные о возможности применения минимальных технологий обработки почвы в условиях интенсивного применения химических средств защиты растений. Особенно повышается значение энергосберегающих технологий обработки почвы в условиях засухи.

Принципиальным в этих условиях является то , что сложившиеся в учении об обработке почвы классические представления нуждаются в серьезной дополнительной теоретической и экспериментальной доработке . Связано это с тем , что разработанные подходы к основной , предпосевной обработке почвы и технологиям посева в современных условиях зачастую неприемлемы . Мощные сельскохозяйственные движители и многофункциональные почвообрабатывающие посевные орудия , огромные возможности химических способов борьбы с вредоносными объектами , внесение больших доз удобрений и мелиорантов создают условия для применения принципиально иных технологических схем , базирующихся на новых теоретических принципах .

При этом , не следует забывать и о больших возможностях биологизированных систем земледелия . Реализация концепции биологизации земледелия связана с решением ряда задач и не может быть достигнута одномоментно . На первых этапах должны решаться те вопросы , которые не требуют существенной перестройки технологических процессов и организации производства . В первую очередь полевое травосеяние . Наряду с многолетними травами серьезным фактором биологизации стали зернобобовые культуры , особенно новые сорта гороха . В результате появляется возможность замены части азота минеральных удобрений на азот биологический .

Реализация концепции биологизации земледелия позволяет уменьшить остроту проблемы защиты почв от эрозии . В свое время в нашей области была разработана программа увеличения ежегодных посадок леса до 4-5 тысяч гектаров . Составной частью экологического каркаса стал созданный Постановлением Правительства Российской Федерации № 6 от 9.01.1994 г . Национальный парк « Орловское Полесье ».

Биологизация земледелия позволяет нашей области снизить энергозатраты примерно на 4700 тыс . гДж , что эквивалентно примерно 25 тыс . тонн дизельного топлива .

В соответствии с планом проведения исследований по заданию «Разработать проекты базовых элементов адаптивно-ландшафтных систем земледелия (АЛСЗ) и модели автоматизированного проектирования для товаропроизводителей различной специализации, форм собственности и финансового обеспечения» Межведомственной координационной программы научных исследований Российской академии сельскохозяйственных наук на базе кафедры земледелия Орёл ГАУ разработаны технологии, позволяющие сократить затраты антропогенных ресурсов на воспроизводство плодородия почв на 30-35% на основе использования автоматизированных программных комплексов для проектирования элементов прецизионных и адаптивно-ландшафтных систем земледелия.

Разработанные программные комплексы базируются на математических моделях , апробированных на широкой выборке землепользований хозяйствующих субъектов АПК Орловской области . При проектировании систем земледелия , в данном случае , расширенное воспроизводство плодородия обеспечивается за счет применения новых способов получения максимального количества фитомассы в агроценозах и приемов максимального вовлечения ее в биологический круговорот , позволяющих увеличить количество производимой фитомассы на 1 га на 3540%, а поступление свежего органического вещества в почву – на 40-45%; повышения биологической активности почвы в 1,3-1,5 раза ; уменьшения затрат технологического азота на формирование урожая сельскохозяйственных культур в 1,4 раза .

Программные комплексы выполнены с использованием объектно - ориентированных сред программирования и предназначены для решения специализированных задач , стоящих перед сельхозтоваропроизводителями при планировании , организации и развитии производства сельскохозяйственной продукции .

Условно их можно разделить на три группы :

• 1.    Программные разработки для планирования и организации производства сельскохозяйственной продукции – к данному классу относятся программы : «ietech 2.0 – составление и расчёт электронных технологических карт возделывания сельскохозяйственных культур », «agrochem 1.0 – расчёт норм удобрений в севообороте балансовым методом », « Моделирование структуры посевных площадей и севооборотов в природно - экономических условиях Центрального федерального округа ( на примере Орловской области ) v1.0», « Экономическая оценка эффективности технологии возделывания зерновых культур v1.0» и « Оценка эффективности использования производственного потенциала в сельском хозяйстве v1.0».

• 2.    Программные разработки для оценки состояния почвенного комплекса и его влияния на уровень интенсификации производства : «FComparer v1.0 – расчёт агроэкологического потенциала и уровня почвоутомления в севооборотах сельскохозяйственных культур »,« Почвенно - биологический фактор : сравнительная оценка биологической активности почвы v1.0», « Определение влияния степени эродированности почвы на урожайность полевых культур v1.0» и « Определение влияния факторов биологизации земледелия на баланс гумуса и питательных веществ в почве севооборота v1.0».

• 3.    Программные разработки для оценки экологических рисков при планировании и размещении основных производственных мощностей : «RFilter v1.0 – расчёт скорости фильтрации загрязнителей почвенного и водоносных горизонтов в условиях сельскохозяйственного производства », «MFilter v1.0 – расчет массопереноса в почвенном и 4

водоносных горизонтах в условиях сельскохозяйственного производства », «Filter Complex v1.0 - расчет массопереноса в почвенном и водоносных горизонтах в вертикальном и латеральном направлениях в условиях интенсивного сельскохозяйственного производства » и « Агроэкологическая оценка удобрений : расчет содержания тяжелых металлов в традиционных и новых видах органических удобрениях v1.0».

В настоящее время вопросы воспроизводства почвенного плодородия являются особенно актуальными . Очевидность актуальности вопроса о перспективах развития земледелия , о роли земледелия в решении стратегических вопросов развития агропромышленного блока связана как с экономическими , так и с эколого - ресурсными условиями исчерпаемости энергетических и минеральных ресурсов , угрозой экологического дисбаланса в биосфере , масштабными антропогенными изменениями .

Зачастую , когда говорят о биологизации земледелия , то имеют в виду переход всей земледельческой отрасли на путь биологического развития . Однако вряд ли такой подход является обоснованным и правильным . Земледелие должно быть биологизировано в том смысле , что в каждой системе земледелия , независимо от формы хозяйствования , должны быть максимально использованы все биологические факторы формирования урожая сельскохозяйственных культур и воспроизводства почвенного плодородия . Кроме того , внедрению элементов биологизации должна предшествовать качественная экспертная оценка . Только в этом случае биологизация будет работать на улучшение использования земли , повышения эффективности небиологических факторов и устранения негативных последствий их использования .

Принципиальный элемент биологизации земледелия - севооборот . Связано это с тем , что севооборот является , пожалуй , единственным агротехническим элементом в системе земледелия , действие которого основано на природных механизмах . В отличие от мероприятий по обработке почв , удобрений и химической защиты растений его использование не связано с существенными энергетическими и ресурсными затратами .

Севооборот является фактором более полного использования экологических ресурсов продуктивности сельскохозяйственных культур света , тепла , влаги , естественного плодородия почв , находящихся на территории агроландшафта . Правильное размещение культур , их оптимальное чередование являются основой его высокопродуктивного функционирования и устойчивости .

Агроландшафтный подход к разработке севооборотов находит широкое применение через дифференцированное использование пашни. С целью рационального использование и предотвращения смыва почв на стадии землеустройства пахотные земли разделяют на категории интенсивного, умеренного и ограниченного использования. Культуры с большой почвозащитной способностью в гораздо меньшей степени снижают урожайность на эродированных почвах. Поэтому дифференцированное использование пашни позволяет без дополнительных затрат повысить её продуктивность на 10-15% и уменьшить эрозию минимум в два раза.

Особенности ландшафта в настоящее время учитываются далеко не полностью . Главным критерием при разделении пашни на категории по интенсивности использования является степень эрозионной опасности , оцениваемая по величине уклона поверхности . Последняя , правда , корректируется для разных типов почв . Однако игнорируется генезис , возраст и морфология рельефа , тип водного режима , минерализация фунтовых вод , особенности стока и смыва на отдельных элементах рельефа в связи с их взаимным расположением .

Экологизация севооборотов должна осуществляться на основе оптимизации состава и чередования культур , насыщения севооборотов культурами - почвоулучшателями . Травы являются уникальными по своему действию на почву культурами , о чем писали Докучаев , Костычев , Вильямс . Оструктуривающее действие , способность обогащать пахотный слой азотом , кальцием , фитосанитарное значение обуславливают их особую роль в решении вопроса экологизации севооборотов .

Исследованиями установлено , что использование преимущественно биологических факторов воспроизводства плодородия почвы положительно сказывается на общем уровне её биологической активности ( Лобков , 1998). При этом изменение относительного показателя биогенности почвы , отражающего агрономическую ценность формирующейся в почве ассоциации микроорганизмов , носит сходный с общей биогенностью характер . Использование сидератов и побочной продукции на удобрение обуславливает одинаковое соотношение бактериальной и грибной микрофлоры , при их взаимодействии и под влиянием навоза данный показатель изменяется в сторону увеличения .

Плодосменный севооборот отличается от зернопаропропашного, прежде всего, разнообразием чередующихся в неё культур: если первый составляют культуры, относящиеся к двум ботаническим семействам (Poaceae и Chenopodiaceae), то в состав второго входят культурные растения из трёх семейств (Legumminoceae, Poaceae и Chenopodiaceae), в том числе и многолетние травы. Наиболее уязвимым в экологическом плане элементов в севооборотах является паровое звено. В структуре использования пашни многих хозяйств доля парового клина выросла до 10% и более. Связано это с тем, что в современных экономических условиях в паровом поле можно эффективно проводить агротехнические мероприятия по повышению плодородия почвы и оздоровлению фитосанитарной обстановки без значительных затрат на приобретение химических средств и специальной техники. Вместе с тем, явно просматривается тенденция к упрощению вопросов повышения эффективности парового клина на основе его оптимизации в структуре использования пашни.

Паровое поле это особое поле , которое не участвует в создании сельскохозяйственной продукции в течение года , но оказывающее большое влияние на все агрофизические показатели , на воздушный , тепловой и питательный режимы . Кроме различных трав , парозанимающей культурой могут быть и пропашные ранний картофель , кукуруза , сорго и др . Пары оказывают сложное кумулятивное действие на почву . Это проявляется в их длительном последействии в течение 2-3 лет . Наиболее продуктивными являются занятые пары , однако , они сложнее по технологии , и их освоение требует высокого уровня развития хозяйства и более совершенной постановки агрономической работы .

При несвоевременной обработке занятых паров верхний слой почвы пересыхает , теряет физическую спелость , при обработке дает глыбы и делает невозможным хорошую разделку почвы , благоприятную для накопления влаги , микробиологических процессов и роста растений . Именно с этим связана , зачастую , его невысокая эффективность в реальных производственных условиях .

Применительно к условиям Центральной России общая площадь парового клина должна определяться следующими обстоятельствами :

• об еспечение условий для проведения комплексного агрохимического улучшения состояния почвенного покрова ;

• не обходимостью проведения кардинальных истребительных мер в отношении злостных многолетних сорняков ;

обеспечение условий получения высококачественного зерна озимой пшеницы, рельефными условиями (севообороты с паровыми полями должны размещаться на участках, величина уклона поверхности которых не превышает 2°).

При оптимизации структуры парового клина следует иметь в виду общие принципы использования пашни в агроландшафтах на эколого - экономических принципах , суть которых заключается в оптимизации соотношения между экономическими интересами и ограничениями по воспроизводству почвенного плодородия . В целом следует рекомендовать площадь парового клина до 8-10% в структуре посевных площадей на темно - серых лесных и черноземных почвах .

Также особого внимания требуют поля как однолетних, так и многолетних бобовых культур. Их посевы должны рассматриваться не только в плане получения основной продукции, но и как «цеха» для фиксации азота атмосферы. На полях бобовых в максимальной степени должны использоваться все приёмы, способствующие не только получению высокой продуктивности, но и интенсифицирующие процессы симбиотической азотфиксации, т.е. должен быть отработан и внедряться комплекс мероприятий, позволяющий иметь в почве максимум биологического азота.

В целом , экологический аспект совершенствования севооборотного фактора подразумевает разработку севооборотов с комплексом мероприятий , обеспечивающим практически бесперебойное вступление в почву фитомассы в виде нетоварной части урожая , сидератов , органических удобрений . Внедрение такого подхода к созданию севооборотов позволит внести весомый вклад в решение проблемы сохранения плодородия почв для нынешнего и будущих поколений .

Для формирования высокоэффективных и экологически сбалансированных технологий производства сельскохозяйственной продукции , отвечающих всем требованиям современного производства , необходимо не только использование последних достижений научно - технического прогресса ( технических разработок и решений , замкнутых технологических циклов ), но и рациональное , ресурсосберегающее , эколого ориентированное планирование хозяйственной деятельности .

В Орловской области имеется много примеров использования факторов ресурсосбережения хозяйствах за счет применения новых технологий и рационального использования природных ресурсов . Одно из них - ЗАО « Луганское » Должанского района ведет растениеводство при минимальном применении средств химизации . Отработанная к настоящему времени модель биологизированного земледелия ориентирована на преимущественное использование внутрихозяйственных биологических факторов . Высокая экономическая эффективность производства , обеспеченная за счет замены антропогенных ресурсов более дешевыми биологическими , позволили ЗАО « Луганское » придти к такому финансовому состоянию , которое позволяет ему поддерживать нормальные экономические взаимоотношения со своими деловыми партнерами , не иметь долгов перед бюджетом и внебюджетными фондами и иметь средства для расширенного воспроизводства .

При разработке системы земледелия ЗАО АПК «Юность » была принята модель , в которой эффективность интенсивных технологий повышалась бы за счет применения способов интенсификации биологических факторов. Основу ресурсосберегающих технологий здесь составляют нулевая обработка с использованием стерневых сеялок Amazone; поверхностная обработка почвы орудиями КОS-3,5С; сочетание удобрения соломой с сидерацией. Ресурсный потенциал предприятия сконцентрирован на повышении эффективности растениеводческой отрасли. Экономику агрофирмы формируют несколько основных видов растениеводческой продукции: озимые зерновые культуры, подсолнечник и рапс, пользующиеся устойчивым спросом на рынке сельскохозяйственной продукции. Благодаря внедрению современных наукоемких технологий и высокопродуктивных сортов, как отечественной, так и зарубежной селекции, уровень рентабельности производства и переработки составляет 600-700%. Урожайность озимой пшеницы, достигает 7,0 т/га.

Таким образом , сочетание новых технологий в земледелии с классическими приоритетами позволяет успешно решать задачи ресурсосбережения и повышения продуктивности пашни .