CC BY
32ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ СЕТЬ ПОЛЕВЫХ ОПЫТОВ
УДК 631.8 DOI: 10.25680/S19948603.2021.120.01
СТАНОВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ ПОЛЕВЫХ ОПЫТОВ С УДОБРЕНИЯМИ В РОССИИ
(К 80-ЛЕТИЮ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ ПОЛЕВЫХ ОПЫТОВ
С УДОБРЕНИЯМИ)
С.И. Шкуркин, к.ю.н., С.А. Шафран, д.с.-х.н., А.Н. Налиухин, д.с.-х.н.,
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова» 127550, ул. Прянишникова 31а, Москва, Россия, E-mail: info(a)vniia-Dr.ru
Представлены в аналитическом обзоре этапы развития исследований в Географической сети полевых опытов с удобрениями, которые отражают основные вехи химизации сельского хозяйства России. Показана необходимость использования результатов длительных опытов по изучению динамики плодородия почв и направленному регулированию продуктивности сельскохозяйственных культур. Опытами Географической сети доказано, что научно обоснованное применение минеральных, органических удобрений и химических мелиорантов, совместно со средствами защиты растений, в 3-4 раза повышает урожайность сельскохозяйственных культур практически во всех зонах страны при сохранении и повышении почвенного плодородия. Современные разработки позволяют устанавливать дозы питательных веществ с учетом комплекса агрохимических свойств почв и уровня запланированной урожайности, прогнозировать эффективность применения минеральных удобрений, оценивать не только агрохимическую, но и экономическую эффективность. На современном этапе развития стационарные опыты рассматриваются как уникальная наземная сеть наблюдений в системе удобрение-почва-растение-агроэкосистема для оценки возможных рисков, связанных с глобальным изменением климата, и разработки мер адаптации сельскохозяйственного производства.
Ключевые слова: Географическая сеть, полевые опыты, удобрение, плодородие почв, урожайность.
Для цитирования: Шкуркин СЛ., Шафран С.А., Налиухин А.Н. Становление и развитие Географической сети полевых опытов с удобрениями в России (к 80-летию Географической сети полевых опытов с удобрениями) // Плодородие. - 2021.-№3. - С. 12-15. БОГ 10.25680/819948603.2021.120.01.
В нашей стране производство и применение минеральных удобрений началось в 1913 г. и уже к 1940 г. составило почти 800 тыс. т действующего вещества [6]. Для того чтобы эти удобрения могли эффективно использоваться, в 1931 г. был создан Всероссийский институт удобрений, в задачи которого входили: изучение эффективности минеральных удобрений в различных почвенно-климатических условиях страны, научное обоснование их размещения по зонам и распределение по важнейшим сельскохозяйственным культурам, оказание научно-методической помощи зональным опытным учреждениям и сельскохозяйственному производству. В дальнейшем, на каждом этапе развития химиза-
ции в нашей стране, требовались иные, более подробные сведения о процессах взаимодействия между почвой, удобрениями и растениями из-за большого многообразия факторов, оказывающих влияние на продукционный процесс.
Для организации этой работы в 1941 г. по предложению академика ВАСХНИЛ Д.Н. Прянишникова была организована Географическая сеть полевых опытов с удобрениями, научно-методическое руководство которой было возложено на ВИУА (ныне ВНИИ агрохимии) [10]. Работа Геосети на первом этапе своей деятельности была направлена на получение научных данных для обоснования размещения удобрений по территории
страны, определение их доз под важнейшие сельскохозяйственные культуры, разработку региональных систем удобрения и химических мелиорантов, эффективных приемов использования. В те годы в стране производилось 0,6 млн т минеральных удобрений, на 1 га приходилось 4,7 кг д.в. Именно поэтому на первоначальном этапе на Геосеть возлагалась задача по пропаганде их научно обоснованного применения под основные сельскохозяйственные культуры [8].
Для усиления контроля за агрохимическими работами и повышения их качества с 1933 г. стали создаваться в МТС, в сельскохозяйственных предприятиях районные, межхозяйственные агрохимические лаборатории. Наибольшее распространение такие лаборатории получили в регионах наиболее интенсивного применения удобрений, в задачи которых входили отбор качественных образцов почвы с полей сельскохозяйственных предприятий, их анализ на содержание основных питательных веществ и реакцию почвенной среды. Научно-методическую и консультативную помощь им оказывали ВИУА и местные опытные и научные учреждения. Так, для работников районных агрохимлабораторий Московской области ученые ВИУА систематически проводили семинары по рациональному применению минеральных, органических и известковых удобрений. Среди них следует отметить O.K. Кедрова-Зихмана, Д.А. Коренькова, Е.М. Бодрову.
В составе ВИУА функционировала лаборатория массовых анализов, задача которой заключалась в совершенствовании классических методов анализа с целью облегчения и ускорения выполнения аналитических работ. Руководил этой лабораторией В.М. Клычников, ставший впоследствии организатором ЦКАЛ, а затем ЦИНАО при создании в стране Государственной агрохимической службы.
В 60-х годах прошлого столетия основное внимание уделялось исследованиям по оптимизации доз удобрений в связи с параметрами плодородия почв, оценке действия видов и форм удобрений, что послужило научной основой для разработки зональных систем удобрения. В этот период значительно расширилась география полевых опытов с удобрениями, поскольку в 1964 г. в стране была создана государственная агрохимическая служба. Одна из ее важнейших функций - проведение полевых опытов с удобрениями в производственных условиях. Это позволило в короткий срок создать научно-справочную базу не только для фундаментальных, но и для прикладных исследований [8].
Исследования Геосети послужили научной основой для размещения суперфосфатных заводов в восточных районах, в первые послевоенные годы даны научно обоснованные расчеты потребности минеральных удобрений и их распределение по территории страны. С этого времени вопросы определения потребности в минеральных удобрениях стали одними из первостепенных в деятельности ВИУА и других научно-исследовательских институтов [10].
Особо остро эта проблема возникла в середине 60-х годов прошлого столетия, когда стало наращиваться производство минеральных удобрений. Объем производства промышленных удобрений, начиная с 1965 г., увеличился за 5 лет в 4-5 раз. Стало ясно, что для рационального использования такого количества удобрений необходимы более глубокие знания о состоянии
плодородия почв в каждом сельскохозяйственном предприятии и эффективности минеральных удобрений. С этой целью в 1964 г. была создана Государственная агрохимическая служба, состоящая из сети зональных агрохимических лабораторий в каждом административном образовании (автономная республика, край, области). Она стала связующим звеном между наукой и производством по всем вопросам применения минеральных, известковых и органических удобрений и других средств химизации.
В период становления на агрохимическую службу возлагалась задача проведения агрохимического обследования почв сельскохозяйственного назначения и полевых опытов с удобрениями и химизации мелиорантами непосредственно на полях сельхозтоваропроизводителей. Наряду с этим Геосеть пополнилась не только полевыми опытами агрохимической службы, но и учеными сельскохозяйственных ВУЗов. Все это в совокупности позволило в 70-х годах прошлого века значительно расширить исследования по изучению эффективности комплексного применения удобрений и средств защиты растений от вредителей, болезней и сорной растительности. В этот период созданы зональные системы комплексного применения средств химизации, усилилась научно-методическая и организационная работа, обращено особое внимание Геосети на развитие исследований в длительных полевых опытах.
К этому времени уже был накоплен солидный экспериментальный материал по эффективности минеральных удобрений в основных природных зонах страны, что дало возможность разработать ряд основополагающих документов государственного масштаба по рациональному использованию удобрений. Закончился первый цикл агрохимического обследования пахотных почв страны и каждое сельскохозяйственное предприятие располагало картограммами полей по степени кислотности и содержанию в них основных питательных веществ. Допускалось, что наличие агрохимических картограмм вполне достаточно для определения доз удобрений на запланированный урожай. Однако пути использования этих материалов не объяснялись, поскольку к тому времени не было соответствующих методик. В связи с этим учеными ВИУА была проведена большая работа по разработке научных основ и рекомендаций по применению удобрений в 22 природно-климатических зонах страны. В них сделана попытка связать в единую систему результаты агрохимических обследований почв и данные по эффективности удобрений, полученные в полевых опытах.
Для научного обоснования различных предприятий по производству минеральных удобрений по территории страны и их распределению ВИУА совместно с ЦИНАО на основе обобщения обширного экспериментального материала, полученного Геосетью и агрохимической службой, разработали всесоюзные «Нормативы для определения потребности сельского хозяйства в минеральных удобрениях» [4, 13].
Результаты первого цикла агрохимического обследования показали, что 44% почв характеризовались низким содержанием подвижного фосфора, и поэтому в ВИУА было обращено особое внимание на решение фосфатной проблемы в земледелии. Под методическим руководством заместителя директора этого института профессора И.Н. Чумаченко в различных зонах страны
проведена серия опытов с искусственно созданными фосфатными фонами, так как в таких экспериментах имелась возможность выделить действие содержания подвижного фосфора при всех прочих равных услови-
Как уже упоминалось, в данный период было уделено внимание проведению длительных полевых опытов с удобрениями, достоинством которых является возможность изучать влияние удобрений не только на урожайность и качество продукции, но и на агрохимические свойства почвы. К этому времени в Нечерноземной зоне закончился второй цикл агрохимического обследования почв, что позволило выявить ряд изменений, произошедших между обследованиями. Это вызвало определенный интерес к изучению закономерностей, влияющих на данный процесс и к возможности его прогнозирования.
В 1985-1990 г. получили развитие работы по внедрению интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, наибольший эффект от которых можно иметь только на высокоокультуренных почвах при регулировании минерального питания растений с использованием методов почвенно-растительной диагностики. В связи с этим, в стране было развернуто комплексное агрохимическое окультуривание полей (КАХОП). Для организации этой работы на научной основе ВНИПТИХИМ (ныне ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр «Немчиновка») были разработаны «Временные нормативы затрат удобрений на проведение работ по комплексному агрохимическому окультуриванию» [1] и «Методические указания по комплексному агрохимическому окультуриванию полей» [3]. В основе этих разработок лежат результаты опытов с искусственно созданными фосфатными полями и материалы длительных полевых опытов ВИУА, опубликованные институтом в специальных сборниках [8].
Разработка и внедрение научных и организационных основ и технологий КАХОП позволяли в короткий срок перевести малоплодородные почвы на более высокий уровень. Начало внедрения КАХОП пришлось на 1981 г., данная работа была проведена на плошади 350 тыс.га. К 1985 г. площадь таких полей была уже 10 млн га. Прирост урожайности зерновых культур составил 36-40%, картофеля - 29, зеленой массы кукурузы - 30% [9].
Развертывание работ по комплексному агрохимическому окультуриванию полей совпало во времени с внедрением интенсивных технологий в растениеводстве, которые хорошо сочетались, работая на конечный результат - получение высокого урожая.
Благодаря этому, доля кислых почв уменьшилась за 25 лет химизации на 23%, доля пашни с низким содержанием фосфора - с 52 до 22, подвижного калия - с 17 до 9%. Особенно заметны позитивные изменения в Нечерноземной зоне [10]. Созданный в те годы уровень почвенного плодородия способствовал предотвращению резкого снижения урожайности, который произошел в последующие годы при значительном сокращении объёмов применения удобрений. Последействие ранее внесенных удобрений продолжается до настоящего времени [8].
В этот же период получили широкое развитие работы по использованию методов почвенно-растительной диагностики для определения нуждаемости растений в азотных удобрениях. Были разработаны зональные сис-
темы диагностики азотного питания сельскохозяйственных культур, внедрение которых позволило значительно повысить эффективность использования азотных удобрений и увеличить окупаемость затрат на их применение. Проведение агрохимической службой почвенно-растительной диагностики и применение азотных удобрений с учетом ее результатов позволили за счет правильного их распределения по полям севооборота оптимизировать питание растений, исключить непродуктивный расход почвенного и промышленного азота, предотвратить загрязнение окружающей среды. Рациональное использование азотных удобрений в ряде краев, областей и автономных республик позволило увеличить урожай культур, улучшить качество растениеводческой продукции, повысить оплату 1 кг азота с 3-4 до 8-10 кг зерна и выход кормового белка в 1,5 раза. Например, внедрение диагностических методов в практику хозяйств Владимирской области дало возможность экономить ежегодно более 1 тыс. т азотных удобрений на подкормке озимых зерновых культур. Еще более высокий экономический эффект получили в зонах выращивания сильного и ценного зерна. Так, оптимизация азотного питания озимой пшеницы на основе комплексной почвенно-растительной диагностики позволила получить в хозяйствах Краснодарского края свыше 2 млн т ценного продовольственного зерна. В Самарской области, где применение азотных удобрений осуществлялось в соответствии с результатами почвенно-растительной диагностики, окупаемость азота прибавкой урожая озимой и яровой пшеницы составила 10 кг/га, а в некоторых случаях достигала 20 кг/га.
Опытами Географической сети наглядно показано, что систематическое научно обоснованное применение удобрений совместно с другими средствами химизации, мелиорации и средствами защиты растений позволяет в 3-4 раза повысить урожайность сельскохозяйственных культур практически во всех сельскохозяйственных зонах страны. При этом в разы увеличивается окупаемость минеральных удобрений, повышаются качество продукции и устойчивость биоценозов к резким изменениям погоды.
Авария на Чернобыльской АЭС побудила Геосеть подключиться к разработке систем удобрения на техно-генно загрязненных почвах. Установлено, что повышенные дозы калийных удобрений препятствуют поглощению радиоактивных цезия и стронция; это позволило получить нормативно безопасную продукцию на загрязненных землях [8].
В 90-е годы Геосеть стала расширять исследования по совершенствованию систем удобрения с учетом глобального изменения климата и изучению устойчивости агроэкосистем в адаптивно-ландшафтном земледелии. Наряду с экологическими проблемами, на современном этапе по-прежнему актуально экономически эффективное научное обоснованное использование удобрений. Для этого необходима более совершенная нормативно-справочная база, позволяющая рациональнее применять удобрения [8].
К настоящему времени на основании обработки обширного экспериментального материала, полученного учреждениями Геосети и агрохимической службы, разработано несколько основополагающих документов, характеризующих эффективность применения минеральных удобрений для основных типов почв страны
под зерновые культуры, картофель, лен-долгунец и сахарную свеклу [2, 5, 7, 12]. В отличие от ранее разработанных, эти документы составлены с учетом типа и подтипа почвы и дифференцированы по агрохимическим свойствам, что дает возможность использовать их на всех уровнях управления сельскохозяйственным производством.
Разработанная ВНИИ агрохимии нормативно-справочная информация включает: данные по влиянию агрохимических свойств почв на урожайность сельскохозяйственных культур, прибавку урожайности от минеральных удобрений, окупаемость удобрений этой прибавкой [11]. Это позволяет устанавливать дозы питательных веществ с учетом комплекса агрохимических свойств почв и уровня запланированной урожайности, прогнозировать эффективность применения минеральных удобрений, оценивать не только агрохимическую, но и экономическую эффективность.
Применение минеральных удобрений по предлагаемым нормативам позволит оптимизировать дозы, ассортимент, повысить их окупаемость, сократить удельные затраты питательных веществ на формирование урожайности сельскохозяйственных культур и снизить себестоимость производства.
Длительные полевые опыты Геосети являются уникальными мониторинговыми экспериментами, в которых в течение продолжительного времени проводятся сопряжённые исследования по влиянию удобрений на плодородие почв, продуктивность сельскохозяйственных культур при различных погодных условиях. Эти обстоятельства позволяют использовать стационарные опыты как уникальную наземную сеть наблюдений в системе удобрение - почва - растение - агроэкосистема для оценки возможных рисков, связанных с глобальным изменением климата, и разработки мер адаптации технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Использование цифровых технологий с учётом внутрипольной вариабельности по агрохимическим показателям обуславливает необходимость разработки современных подходов к дифференцированному внесе-
нию минеральных удобрений с применением геоинформационных систем. Это позволит объединить данные агрохимического и почвенного обследования полей сельхозпредприятий с результатами, полученными в длительных стационарных полевых опытах с удобрениями, а также метеорологическими наблюдениями, что даст возможность на принципиально новой основе управлять почвенным плодородием и значительно повысить устойчивость агроэкосистем в условиях глобального изменения климата.
Литература
1. Временные нормативы затрат удобрений на проведение работ по комплексному агрохимическому окультуриванию полей. - М.: ВНИПТИХИМ. 1982. - 10 с.
2. Методика разработки нормативов окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая сельскохозяйственных культур. - М.: ВНИИА 2009.-48 с.
3. Методические указания по комплексному агрохимическому окультуриванию полей. - М.: Агропромиздат, 1985. - 20 с.
4. Нормативы для определения потребности сельского хозяйства в минеральных удобрениях. - М.: ЦИНАО, 1985. - 240 с.
5. Прогнозная оценка окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая картофеля в зависимости от агрохимических свойств почв. - М.: ВНИИА. 2014.-80 с.
6. Прянишников Д.Н. Об удобрении полей и севооборотах: Избр. статьи. - М.: Сельхозгиз, 1962. - 263 с.
7. Региональные нормативы окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая зерновых культур. - М.: ВНИИА, 2016. - 115 с.
8. Сычев В.Г. Географической сети опытов с удобрениями - 75 лет // Плодородие. - 2016. - № 1. - С. 2-3.
9. Сычев В.Г. Основные ресурсы урожайности сельскохозяйственных культур и их взаимосвязь. - М.: ЦИНАО, 2003. - 228 с.
10. Сычев В.Г., Минеев В.Г. Роль Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова (ВНИИА) в решении комплексных проблем химизации сельского хозяйства // Плодородие. - 2011. - № 3. - С. 2-4.
11. Сычев В.Г.. Шафран С.А.. Духанина Т.М. Научные основы и методика определения доз питательных веществ и прогнозирования экономической эффективности применения минеральных удобрений. -М.. 2020.- 152 с.
12. Сычев В.Г.. Шафран С.А.. Духанина Т.М.. Козеичева Е.С.. Налиу-хин А.Н. Система оценки влияния агрохимических факторов на формирование урожайности льна-долгунца. - М.: ВНИИА 2016. - 124 с.
13. Шафран С.А. Совершенствование нормативно-справочной базы для определения потребности сельскохозяйственных культур в минеральных удобрениях // Агрохимия. - 2019. - № 7. - С. 27-34.
FORMATION AND DEVELOPMENT OF GEOGRAPHICAL NETWORK OF FIELD EXPERIMENTS
WITH FERTILIZERS IN RUSSIA
(DEDICATED TO 80th ANNIJ ERSARY OF GEOGRAPHICAL NETWORK OF FIELD EXPERIMENTS WITH FERTILIZERS)
S.I Shkurkin, S.A Shafran, A.N. Naliukhin
Pryanishnikov Institute of Agrochemistty, Pryanishnikova ill. 31A, 127434Moscow, Russia, e-mail: dir.science&yniia-pr.ru
The analytical review presents the stages of research development in the Geographic Network of Field Experiments with Fertilizers, which reflect the main milestones in the chemicalization of agriculture in Russia. The necessity of using the results of long-term experiments to solve the problems of studying the dynamics of soil fertility and directed regulation of the productivity of agricultural crops is shown. Geonet's experience has clearly shown that the systematic scientifically grounded use of fertilizers and chemical améliorants, together with plant protection products, can increase the yield of agricultural crops by 3-4 times in almost all agricultural zones of the country. Modem developments allow setting doses of nutrients, taking into account the complex of agrochemical properties of soils and the level of planned yield, predicting the effectiveness of the use of mineral fertilizers, assessing not only agrochemical, but also economic efficiency. At the present stage of development, stationary experiments are considered as a unique ground-based observation network in the fertilizer-soil-plant-agroecosystem system for assessing possible risks associated with global climate change and developing measures for adapting agricultural production.
Key words: Geographic network, field experiments, fertilization, soil fertility, productivity.
