Оптимизация агроландшафтов – основа эффективности инноваций в сельскохозяйственном производстве

Турусов В.И., Новичихин А.М., Гармашов В.М.

Одной из важнейших стратегических задач государственной политики и аграрной науки является повышение эффективности и устойчивости сельскохозяйственного производства для бесперебойного обеспечения населения страны продовольствием и промышленности сырьем. Аграрное производство напрямую зависит от природных факторов и погодных условий. Поэтому вся история земледелия всецело связана с адаптацией его к различным природным условиям и прежде всего, к почвенно-климатическим. Даже сейчас, в современных условиях, несмотря на повышение научного обеспечения, технической оснащенности и неуклонный рост культуры земледелия развитие и устойчивость сельскохозяйственного производства в значительной мере определяется климатическими и погодными условиями. Актуальность данной проблемы особенно обостряется сейчас, когда результаты мониторинга температуры и атмосферных осадков позволяют констатировать, что глобальное потепление климата ускоряется, и оно способствует усилению частоты экстремальных и опасных явлений в агросфере.

В этих условиях формирование основ агротехнологической политики модернизации современных систем земледелия с высоким уровнем информационно-технологического сервиса предполагает развитие теории создания экологически сбалансированных агроландшафтов с учетом их ресурсного потенциала, устойчивости к внешним воздействиям, разработки системы нормирования антропогенной нагрузки для сохранения природных экосистем.

Как известно, сохранение экологической устойчивости агроландшафтов определяется стабилизацией и воспроизводством плодородия почвы и прекращением всех видов деградации. В настоящий период развития земледелия при высокой интенсификации активно развиваются процессы деградации почвенного покрова сельскохозяйственных угодий и потери плодородия пахотных угодий. Обостряется проблема нарушения соответствия почвенных условий климатическим, роста частоты и губительности неблагоприятных погодных условий, особенно засух.

Анализ истории развития сельскохозяйственного производства показывает, что территория России постоянно подвергалась засухам. Крайне опасной с тяжелыми последствиями для государства была засуха 1891 года, которая послужила причиной организации Особой экспедиции под руководством В.В. Докучаева в Каменную Степь Воронежской губернии. В открытой степи экспедицией был создан участок, ставший в последствие моделью мирового полезащитного лесоразведения и ландшафтного обустройства территории с названием Каменная Степь. Система мероприятий, разработанная Особой экспедицией В.В. Докучаева более ста лет назад, была направлена на ослабление неблагоприятных погодных условий и открывала огромные возможности освоения черноземных степей и успешного ведения сельскохозяйственного производства. Именно в этот период были сформулированы и внедрены на практике до сих пор неопровержимые постулаты высокопродуктивного и устойчивого развития земледелия в почвенно-климатических условиях ЦЧЗ, в основу которого было положено ландшафтное обустройство территории, основанное на оптимальном соотношении и сочетании леса, луга, воды и пашни. Поэтому не случайно образование, становление и успешное развитие одного из центров аграрной науки Центрально-Черноземной зоны именно в Каменной Степи - Воронежского НИИ СХ им. В.В. Докучаева (бывшего НИИ СХ ЦЧП им. В.В. Докучаева). Именно адаптивно-ландшафтное обустройство территории аналогично, созданного в Каменной Степи и испытанное в течение века, позволяет свести до минимума негативное влияние неблагоприятных погодных условий и повысить устойчивость земледелия и экологичность природопользования. Обустроенные здесь сельскохозяйственные угодья являются научным и практическим итогом разработки и внедрения адаптивно-ландшафтных систем земледелия.


Оптимально сформированный агроландшафт Центрального Черноземья
Оптимально сформированный агроландшафт Центрального Черноземья

Полностью зарегулирован сток зимних и летних осадков, оптимизирован водосбор, поэтому создана достаточно высокая обводненность территории. На территории Каменной Степи находится более двух десятков больших и малых водоемов.


В Каменной Степи полностью зарегулирован сток талых вод и прекращена эрозия почв
В Каменной Степи полностью зарегулирован сток талых вод и прекращена эрозия почв

Как свидетельствуют результаты испытаний научно-обоснованных агротехнологий высокая эффективность внедрения инновационных разработок возможна лишь в адаптивно-ландшафтных системах земледелия.

Всегда одним из основных направлений научной деятельности института была разработка, проектирование и внедрение адаптивно-ландшафтных систем земледелия, обеспечивающих эффективное использование земли, рост производства сельскохозяйственной продукции и сохранение экологической устойчивости агроландшафтов. ГНУ Воронежский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. В.В. Докучаева имеет более чем столетний опыт и уникальные исследования и наработки по этой проблеме. Однако, явно прослеживаемые, усиливающиеся негативные последствия воздействия на окружающую среду возрастающего научно-технического прогресса и интенсификации сельскохозяйственного производства требуют разработки более совершенных методических подходов в ландшафтной организации территорий и при проектировании систем земледелия на ландшафтной основе.

Для повышения продуктивности земледелия и эффективности инновационных разработок внедряемых в производство в складывающихся условиях чрезвычайно актуальным вопросом является разработка и внедрение современных адаптивно-ландшафтных систем земледелия, в которых структура землепользования должна быть скорректирована с учетом почвенно-климатических и ландшафтных условий основываться на научно-обоснованном соотношении угодий: леса, луга, водоемов и пашни. Для юго-востока ЦЧЗ с усилением роли агролесомелиорации и обводнения территории. Исследованиями установлено, что наиболее устойчиво и продуктивно геобиоклиматический потенциал ландшафтных условий юго-востока ЦЧЗ работает при облесении пашни в лесостепной зоне 3,0-3,5 %, в степной – 3,5-4,5 %, с дальнейшей дифференциацией этих параметров непосредственно для конкретной территории землепользования. Это позволяет улучшить микроклимат территории землепользования, рациональнее использовать почвенно-климатический потенциал и особенно ресурс атмосферных осадков, являющихся одним из факторов часто находящегося в минимуме.

В институте разработаны и разрабатываются новые технологические решения и подходы к созданию более универсальных лесных полос нового поколения, способных совмещать высокие ветроломные и стокорегулирующие функции, устойчивость и агроэкологическую эффективность. При этом основная функция лесонасаждений нового поколения сориентирована на оперативное управление микроклиматом и формирование динамической модели лесомелиоративного комплекса, выполняющего на балочном водосборе функции основных магистралей регулирования баланса вещества и энергии, связанных между собой потоками в приземном слое атмосферы, почве, растениях грунтовых и поверхностных водах. Освоение новой системы лесных полос начато учеными Воронежского НИИИ СХ им. В.В. Докучаева в ряде хозяйств региона.


План-схема размещения лесных полос при лесообустройстве ОАО «Еланское»
План-схема размещения лесных полос при лесообустройстве ОАО «Еланское»

Для повышения устойчивости земледелия чрезвычайно важно восстановить кормовые агро- и экосистемы, в том числе пастбищно-луговые угодья, также играющие стабилизирующую и природоохранную роль в агроландшафтах.

Увеличение площади открытой водной поверхности в почвенно-климатических условиях региона тоже играет стратегически важную роль в повышении продуктивности и устойчивости земледелия в регионе.

Пруды и водоемы усиливают внутренний влагооборот ландшафтов, повышают влажность воздуха, улучшают микроклиматические условия. Воды местного стока, задержанные в прудах и водоемах, в летнее время в значительном количестве испаряются в атмосферу, тем самым повышая влажность воздуха, а при фильтрации из прудов пополняют подземные водные источники (грунтовые воды).

В улучшении влагообеспеченности растений немаловажную роль играет структура посевных площадей и построение севооборота. В институте разработаны рекомендации по совершенствованию структуры посевных площадей и конструированию севооборотов с углубленной адаптацией к ландшафтным особенностям.

В настоящее время к главным недостаткам сложившейся структуры посевных площадей можно отнести значительное сужение набора культур в севооборотах, нередко с почти полным выпадением кормовых культур, совершенно недостаточными площадями бобовых, крупяных и недопустимом расширении посевных площадей под подсолнечником.

К проектам адаптивно-ландшафтных систем земледелия институтом разрабатывается комплекс моделей севооборотов для различных ландшафтных условий и специализации хозяйств. В связи с явно прослеживаемыми изменениями климата, а разрабатываемые в настоящее время в институте современные адаптивно-ландшафтные системы земледелия постоянно вносятся корректировки по всем элементам систем земледелия. Все технологические элементы: структура посевных площадей, конструкция севооборотов, система обработки почвы и применения удобрений и в целом пакеты агротехнологий имеют более конкретную адресность и рекомендации по усилению дифференциации в зависимости от ландшафтных, почвенно-климатических и погодных условий.

Научные исследования и практический опыт последних лет показывают, что наиболее устойчивы по урожайности и валовому производству всех видов продукции севообороты, где зерновая группа занимает 50-55 % площади с непременным участием бобовых культур. Это очень важно для повышения плодородия почвы, эффективности и устойчивости развития животноводства как сельскохозяйственной отрасли. Использование зернобобовых культур позволяет дополнительно на каждом гектаре получать по 40-120 кг биологического азота и 2,5-5,5 т/га органической массы. В зависимости от влагообеспеченности необходимо оптимизировать долю чистого пара. Для наиболее рационального использования влаги и элементов питания при размещении культур в севообороте необходимо придерживаться чередования пропашных с глубокопроникающей корневой системой и значительно иссушающих почву со стерневыми культурами имеющими, как правило, неглубоко проникающую корневую систему и в меньшей степени иссушающими почву. Промежуточное положение занимают зернобобовые и травы, после которых можно размещать и пропашные и стерневые культуры.

Как показывают результаты научных исследований и практический опыт севооборот является каркасом устойчивости всего растениеводства. Излишнее насыщение севооборота однородными культурами и его нарушение, приводит к резкому ухудшению плодородия почв, фитосанитарной обстановки, утомлению почвы и, в конечном счете, снижению эффективности и стабильности растениеводства.

Только в системе севооборота может быть наиболее эффективно использованы влагозапасы, эффективно осуществлена рациональная система обработки почвы, применения удобрений, защиты посевов и т.д. В классических зернопаропропашных севооборотах наиболее рациональна комбинированная система обработки почвы с конкретным установлением доли и сочетания отвальных и безотвальных, глубоких и мелких в зависимости от почвенного покрова и ландшафтных условий землепользования.

С учетом почвенно-климатических особенностей, различий рельефа агроэкологических районов определяется и устанавливается процентное соотношение (доля) отвальных, безотвальных и поверхностных обработок в севооборотах.

Более рациональное использование осадков и вод местного стока может производиться путем применения научно-обоснованных агротехнических приемов на полях. Правильно подобранная осенняя обработка почвы с учетом ландшафтных особенностей в сочетании с различными видами снегозадержания, регулирования снеготаяния и стока воды способствует увеличению запаса продуктивной влаги до 500 м3 на гектар.

Разработаны эффективные влагосберегающие агротехнические приемы для различных ландшафтных условий. На полях с уклоном до 10, чтобы зарегулировать поверхностный сток достаточно отвальной вспашки поперек склона. В эрозионно-опасных ландшафтах на склонах свыше 1-30 такой обработки недостаточно, на таких массивах более эффективна комбинированная вспашка, не требующая дополнительных затрат и легко выполнимая в производственных условиях. Проводить ее можно любым плугом с четным количеством корпусов. При этом снимаются с нечетных корпусов отвалы или ставятся укороченные. При такой обработке почвы поперек склона на поверхности образуются чередующиеся борозды и валики высотой до 15 см, которые хорошо задерживают зимние осадки и препятствуют стоку талых вод. К началу весенних полевых работ запас влаги в метровом слое почвы на такой обработке увеличивается до 20 мм по сравнению с обычной отвальной вспашкой. В весенний период боронование и культивация проводятся в направлении вспашки или по диагонали поля. При этом поверхность пашни хорошо выравнивается и никаких дополнительных операций не требуется. Смыв почвы по такой обработке снижается в 1,4 раза, а урожайность зерновых культур увеличивается до 3 центнеров с гектара.

Так же разработаны рекомендации по применению ступенчатой вспашки. Это эффективный прием по накоплению зимних осадков и противоэрозионному действию, она до минимума сокращает сток талых вод даже при весьма значительных запасах воды в снеге, улучшает водный, воздушный и питательный режимы почвы, снижает засоренность. Положительное влияние такой обработки сохраняется до двух лет. Такую обработку почвы выполняют обычными плугами в четырехкорпусной модификации, на которых на второй и четвертый корпуса устанавливаются специальные понизители (в виде тавровых балок и скоб). При такой обработке, как и при комбинированной, на поверхности почвы получаются валики и борозды несколько больших размеров. Кроме того, создается ступенчатый профиль дна борозды и увеличивается мощность пахотного слоя. Применение ступенчатой вспашки не требует дополнительных затрат, по предпосевному выравниванию поверхности поля. Боронование и культивацию проводятся в направлении вдоль валиков, также как и при комбинированной вспашке. Особенно эффективна такая обработка почвы на склоновых землях в севообороте под пропашные культуры кукурузу и подсолнечник. Глубина вспашки должна быть дифференцированной в зависимости от почвенной разности и культуры, под которую готовится поле.

В условиях эрозионноопасного рельефа важное значение имеет организация территории, которая предотвращала бы сток талых и ливневых вод. В таких условиях наиболее высокую эффективность имеет контурная система обработки почвы и полосное размещение посевов. В институте разработаны различные ее варианты в зависимости от сложности рельефа, позволяющие совместно с другими приемами полностью зарегулировать сток талых и ливневых вод.

В институте разработаны весьма эффективные, быстродействующие и не требующие больших дополнительных затрат агротехнические мероприятия: снегозадержание и регулирование стока талых и ливневых вод, структура посевных площадей и севообороты с чередованием культур и подбором сортов, которые наиболее экономно и производительно используют запасы почвенной влаги, системы основной, предпосевной и в период ухода за растениями обработки почвы, способствующие накоплению и сохранению влаги, научно обоснованные приемы и системы рационального применения удобрений и т. д.

На эффективность удобрений оказывают влияние способы внесения и последующей их заделки в почву, уровень обеспеченности почв элементами минерального питания, качество предшественников, сроки проведения зяблевой обработки почвы и другие факторы, которые необходимо учитывать. Кроме этого резервы повышения эффективности удобрений есть при решении вопросов очередности удобрения культур в севообороте, соотношения элементов питания во вносимых туках, а также во внедрении в производство более дешевых безводного аммиака и аммиачной воды, вместо аммиачной селитры. В институте разработаны эффективные приемы и системы применения минеральных удобрений для различных культур и агроландшафтов.

Наращивание объемов продукции растениеводства невозможно без внедрения в производство новых высокопродуктивных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, устойчивых к биотическим и абиотическим факторам среды.

Более совершенная сортовая и семеноводческая политика, использование сортов местной селекции и высококлассных семян значительно снижают влияние негативных погодных условий и способствуют повышению устойчивости производства сельскохозяйственной продукции в регионе.

В последние годы практически по каждой культуре в институте удалось создать и внедрить в производство по 2-3 экологически пластичных сорта, различающихся по уровню засухоустойчивости и отзывчивости на факторы интенсификации. Это устойчивые к полеганию и пригодные для прямого комбайнирования сорта гороха Таловец 70 и Фокор, сорта озимой пшеницы с высокой отдачей от средств интесификации Черноземка 88, Крастал, Черноземка 115. Короткостебельные сорта озимой ржи Таловская 33, Таловская 41 и др. Высокопластичные сорта озимой и яровой тритикале Доктрина 110 и Укро. Высокопродуктивные с высоким качеством зерна сорта яровой пшеницы Воронежская 12, Черноземноуральская 2, Союз и др. Засухоустойчивые сорта ячменя и проса Таловский 9, Калоритное 15, Степное 14.

Необходимо увеличить производство и высев элитных семян с 3 % в настоящее время до 7-9%.


В экстремальных условиях сорт ярового ячменя Таловский 9 показал высокую продуктивность и засухоустойчивость
План-схема размещения лесных полос при лесообустройстве ОАО «Еланское»

На настоящий момент в институте разработаны базовые модели адаптивно-ландшафтных систем земледелия для различных микрозон области. (Слайд с моделью). Институт успешно занимается внедрением адаптивно-ландшафтных систем земледелия в хозяйствах области. Успешно реализованы в хозяйствах СХА «Истоки» Богучарского района, ОАО «Еланское» Таловского района, КФК «Кириллова» Грибановского района в настоящий момент ведется проектирование АЛСЗ в ГУП ОПХ «Докучаевское» и в крупнейшей агрофирме области в «Павловская Нива».

Результаты освоения адаптивно-ландшафтных систем земледелия в хозяйствах показывают (рис. 1,2), что они обеспечивают сохранение и повышение плодородия почв, повышение устойчивости земледелия, рост продуктивности земель, увеличение окупаемости вкладываемых средств, повышение стабильности, рентабельности и прибыльности сельскохозяйственного производства.

Таблица. Урожайность (т/га) основных культур в СХА «Истоки» («Виктория») и средняя по Богучарскому району

Год Предприятие Всего зерновые Озимые Сахарная свекла Подсолнечник
1994-1998 до внедрения «Виктория» («Истоки») 1,33 1,29 15,9 1,14
Район 1,10 1,30 13,9 0,96
Разница +0,23 +0,01 +2,0 +0,18
2004-2008 после внедрения «Истоки» 2,72 3,04 29,9* 1,48
Район 2,11 2,43 27,1* 1,25
Разница +0,61 +0,61 +2,8 +0,23

* - в среднем за 3 года


Диаграмма 1. Динамика урожайности озимых культур при внедрении АЛСЗ
Динамика урожайности озимых культур при внедрении АЛСЗ

Диаграмма 2. Динамика урожайности подсолнечника при внедрении АЛСЗ
Динамика урожайности подсолнечника при внедрении АЛСЗ

Результаты научных исследований и передовая практика убедительно показывают, что наиболее совершенным путем решения проблемы повышения эффективности и устойчивости земледелия является реализация адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Это и основа высокой эффективности инноваций в сельскохозяйственном производстве.


Вы также можете прочитать о других современных технологиях в растениеводстве и земледелии:
Пора корректировать курс развития отечественного сельского хозяйства.
Плодородие почв – основа благосостояния населения.
Прибавка к урожайности при No-Till.


© AgroPost.ru 2010 - 2017
Все права защищены. При полном или частичном копировании материалов активная ссылка на наш сайт www.agropost.ru обязательна !