CC BY
98
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
&-
с1о1: 10.24412/0044-3913-2022-1-3-9 УДК 631.58 (571.1/5)
Точное земледелие в Сибири: реальности, проблемы и перспективы
Г. П. ГАМЗИКОВ, академик РАН, доктор биологических наук, главный научный сотрудник (e-mail: [email protected])
Новосибирский государственный аграрный университет, ул. Добролюбова, 160, Новосибирск, 630039, Российская Федерация
Проанализировано современное состояние сибирского земледелия, свидетельствующее о его значительных ресурсных возможностях, слабо реализуемых сегодня. Низкий уровень продуктивности земледелия в регионе обусловлен слабыми социальным и финансовым уровнями товаропроизводителей, около половины которых ведут экстенсивное земледелие с использованием только потенциала плодородия парового поля, без удобрений и средств защиты растений. Средняя урожайность зерновых при 2...3-польном чередовании (пар-зерновые) редко превышает 1 т/га. Между тем, при тех же погодных условиях хозяйства, ведущие земледелие на интенсивном уровне собирают по 2...3 т/га зерна. Следовательно, пришло время коренным образом менять отношение к земледелию. Стабильность выживания товаропроизводителя и достижения им высокой продуктивности полевых культур в условиях региона полностью определяетуровень оптимизации социально-экономических и организационно-хозяйственных условий, регулируемых властями, и зависит от его квалификации и профессиональной прозорливости. Для решения этих проблем перспективно точное земледелие. Базовые подходы и методология приёмов точного земледелия могут быть частично или полностью реализованы в процессе поэтапного освоения интенсивных и высокоинтенсивных технологий возделывания полевых культур на основе адаптивно-ландшафтной системы земледелия. Комплексная реализация прецизионных и агротехнологических систем возможна только при государственной поддержке необходимых организационных, финансовых и кадровых изменений, что позволит эффективно и успешно решать проблемы продовольственной безопасности на новом техническом уровне. Сегодня в сибирских условиях полное освоение приёмов точного земледелия посильно только финансово крепким хозяйствам, освоившим интенсивные технологии. Использование высокоинтенсивных сортов, минеральных удобрений (не менее 100 кг д.в/га), средств
защиты растений и современной техники позволяет им устойчиво собирать урожаи зерновых 3...5 т/га и выше. Постепенно хозяйства любой формы собственности, освоившие высокоинтенсивные агротехнологии, могут также подключаться к поэтапному переходу на приёмы точного земледелия.
Ключевые слова: природные условия, состояние земледелия, интенсификация, комплексность, цифровизация, точное земледелие, сохранение плодородия, агротехнологии, полевые культуры, высокая продуктивность.
Для цитирования: Гамзиков Г. П. Точное земледелие в Сибири: реальности, проблемы и перспективы // Земледелие. 2022. №1. С. 3-9. бог. 10.24412/0044-3913-2022-1-3-9.
Предвестниками цифровизации и точного земледелия в отечественном АПК можно считать результаты активно проводившихся в 60.. ,80-е гг. прошлого столетия исследований по программированию урожаев сельскохозяйственных культур. Принципы, разработанные под руководством академика ВАСХНИЛ И. С. Шатилова [1, 2], позволили сформулировать основные теоретические положения выращивания запланированных урожаев с использованием автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) земледелия. Учёные предвидели, что предлагаемые системы алгоритмов оптимального управления биологическими процессами полевых культур и важнейшими технологическими приёмами программирования урожаев найдут практическую реализацию только в совокупности с комплексом автоматизированных технических систем, функционирующих в полевых условиях. Сегодня такие системы разрабатывают и используют при решении проблем точного земледелия [3, 4, 5].
О точном земледелии. Мировой и отечественный опыт цифровизации сельскохозяйственного производства и освоения методологии приёмов точного земледелия свидетельствует о возможностях его широкого распространения. При этом несомненно, что достижение стабильно высоких урожаев качествен-
ной продукции возможно только при устойчивой экономике, высоком уровне качества и производительности труда, обеспеченности высокоурожайными сортами и качественными семенами всех полевых культур, техникой и полевыми орудиями, удобрениями, средствами защиты растений и ГСМ. Кроме того, необходимо повышение уровня отраслевой наукоёмкости и культуры земледелия, а также кадровой привлекательности сельскохозяйственного труда. Важным фактором успешного перехода к системе точного земледелия выступает достаточная обеспеченность комплексом компьютеров, специальных приборов и оборудования для использования глобальной системы позиционирования (ГСП), географических информационных систем (ГИС) и современных сенсорных приборов для управления полевой техникой и оборудованием [2, 3].
Многолетние отечественные теоретические исследования высокотехнологичного комплекса приёмов точного земледелия (организационно-экономические составляющие, цифро-визация, информационные технологии на основе ГСП и ГИС, автоматическое управление техникой, применение сенсоров и приёмов полной компьютеризации и др.) в последние десятилетия позволили разработать предложения для практической их реализации в хозяйствах в рамках освоенных систем современного земледелия [6, 7]. Активная проверка на стационарных полевых полигонах и непосредственно в производственных хозяйствах свидетельствуют о практических возможностях перехода к более точным технологиям в отечественном растениеводстве. Научное обоснование, создание и проектирование программ, последующее их освоение и практическая проверка в разных географических точках страны подтверждают возможности гарантированного получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, сохранения плодородия почв и экологической стабильности агроценозов практически во всех почвенно-климатических условиях. ы
Следует учитывать, что точное (пре- е цизионное, цифровое, координатное) л земледелие - это не комплекс новых Д агротехнологических приёмов, как это л было с ранее осваиваемыми агроси- е стемами (травопольная, пропашная, 2 зональная, адаптивно-ландшафтная, 1 по4Ш и др.). Комплекс приёмов точного м земледелия предназначен в основном 2 для реализации уже существующих, 2
рекомендованных аграрной наукой и освоенных производством для каждой почвенно-климатической зоны, оптимальных технологий земледелия [7], но на новом высокоточном и высококачественном уровне выполнения всех агротехнологических производственных процессов. Главная цель точного земледелия, обладающего комплексами систем глобального позиционирования и географических информационных систем, компьютерным обеспечением и высокой технической энерговооружённостью, заключается в переводе производственных процессов на новый уровень выполнения технологических приёмов. При этом необходимо учитывать огромный объём условий, факторов и свойств составляющих гетерогенного агротехнологического комплекса по возделыванию растений (генетико-физиологические особенности культур и сортов, почвенно-климатические условия, рельеф, пестрота и свойства почвенного покрова, потребность и обеспеченность растений элементами минерального питания и влагой, степень засорённости, уровни химизации и др.). Все элементы точного земледелия в конечном итоге должны быть направлены на обеспечение стабильной продуктивности полевых культур посредством скрупулёзного соблюдения освоенных технологических приёмов и устранения негативных факторов, снижающих урожайность. Комплексное применение информационныхтехнологий, автоматического управления техникой, сенсоров, робототехники и полной компьютеризации способствует пунктуальному выполнению всех технологических операций и, в этой связи, получению высокоэффективных результатов. При этом все технологические операции должны соответствовать высоким нормативным агротехнологическим, экономическим и экологическим требованиям, а также обеспечивать сохранение почвенного плодородия.
Учитывая изложенные требования, переход к точному земледелию будет успешен только при высоком уровне всестороннего развития хозяйств: устойчивой экономике, высокой доходности, отличной организации производства и безупречной трудовой дисциплине, при обеспеченности классными специалистами, высокой культуре земледелия и освоении передовых технологий возделывания полевых культур. В качестве базовой основы при разработке приё-® мов точного земледелия в сибирских условиях в основном должна использо-^ ваться адаптивно-ландшафтная система о» земледелия, которая достаточно полно | дифференцирована к различным экологическим условиям и адаптирована ® к уровням интенсификации, а также к 5 социально-хозяйственным укладам и $ природным условиям региона [6, 7, 8].
Переход к новой системе земледелия может быть выполнен в целом, по отдельным звеньям производства(ово-щеводство, картофелеводство, льноводство и др.) или при территориальном освоении (отделение, бригада). Освоение составляющих точного земледелия необходимо проводить в соответствии с проектной документацией.
Современное состояние сибирского земледелия. Рассматривая проблемы земледелия региона, мы имеем ввиду географическую территорию Сибири, куда включены не только административные субъекты Сибирского федерального округа (СФО) - республики Алтай, Тыва, Хакасия, Алтайский и Красноярский края, Новосибирская, Омская, Томская, Кемеровская и Иркутская области, но и Уральского (Тюменская область) и Дальневосточного (Бурятия и Забайкальский край) федеральных округов. Перечисленные регионы объединяют близкие природные условия, единые почвенно-климатическое зонирование, социальный уклад и тесные связи населения [9]. Практически на всей этой территории земледелие позонально базируется на однотипных почвах, использовании практически одинакового видового состава культур и систем агротехнологий, а также при близких уровнях экономического состояния растениеводства [10, 11, 12].
Реформации сельскохозяйственного производства, свершившиеся 30 лет тому назад, привели к разрушению коллективных хозяйств (колхозов и совхозов), изменению собственности на землю, орудия и результаты производства, упрощению технологий возделывания полевых культур. Многие собственники забросили свои участки, другая часть землевладельцев, присоединив пустующие территории соседей, попыталась возродить единоличные хозяйства. Однако часть из них продолжает работать, к сожалению, на уровне выживания. Результаты сравнительного анализа свидетельствуют, что в последние десятилетия сельскохозяйственное производство на сибирских землях сильно отстаёт от уровня 90-х гг. прошлого века по социально-экономическому развитию и материально-техническому обеспечению АПК. Повсеместно отмечается прогрессирующее снижение плодородия почв, как в связи с интенсивным парованием, так и из-за резкого снижения применения органических и минеральных удобрений. Так, внесение минеральных удобрений в последние 20 лет в среднем по СФО находилось на уровне 5...10 кг/га д.в. в год [11, 12]. Для большинства хозяйств свойственна низкая технологическая дисциплина при возделывании полевых культур, а также недостаточная обеспеченность квалифицированными специалистами. Все эти продолжающиеся, чаще стихийно,
реформации привели сибирское земледелие к нежелательным последствиям, о чём свидетельствуют обобщённые материалы институтов СФНЦА по современному состоянию сибирского села [10, 11, 12]. Земледелие на примере региона за четверть века (с 1986-1990 гг по 2010-2015 гг) потеряло 20 % пахотных земель, при этом общие посевные площади сократились в 1,5 раза, в том числе под зерновыми - в 1,2 раза. Средняя урожайность зерновых по годам за 25-летний период не изменилась в лучшую сторону, оставаясь на уровне 1,4... 1,6 т/га, а валовой сбор зерна снизился в 1,6 раза. Значительные негативные изменения отмечаются и в животноводстве. Недостаточное благополучие в аграрном секторе в регионе связано с комплексом причин, а основной из них служит то, что крестьянин - житель села, чаще брошен на самостоятельное выживание. Несмотря на жёсткие природные и климатические условия уровень господдержки в СФО в расчёте на 1 га пашни в 1,8.1,9 раза ниже среднероссийского, оказание несвязанной поддержки растениеводства составляет 21,3 %, отраслей животноводства - 12,3 % [11]. Сибирские экономисты считают, что низкий уровень материально-технической оснащённости - одна из ключевых причин неэффективности агропромышленного производства и невысокой его рентабельности [11]. Другие, не менее значимые для устойчивого развития села, факторы - слабая материально-техническая база (фондооснащённость сельхозпроизводства составляет 52,9 % от среднероссийского уровня), устойчивая тенденция снижения численности и недостаточной занятости населения (уровень занятости - 57 %), низкая заработная плата работающих (18.20 тыс. руб. в месяц) и, несомненно, недостаток квалифицированных кадров [12].
Судя по перспективным планам «Стратегии социально-экономического развития АПК СФО до 2035 г» [12], отмеченные недостатки, в лучшем случае, будут ликвидированы только через 15.20 лет. Причём основополагающие отраслевые параметры стратегического развития не подкреплены финансовыми средствами, объёмами применения удобрений и средств защиты растений, количеством технологических машин и оборудования, а также соответствующими кадрами. В этой связи, на преобладающей части территории природного региона проблематично ожидание благоприятных условий для широкого освоения точных приёмов в сельскохозяйственном производстве в ближайшие годы.
В сибирском земледелии существует значительное расслоение товаропроизводителей по количеству земли и работников, по обеспеченности финансовыми ресурсами и материально-техническими
1. Возможные уровни продуктивности зерновых культур (т/га) в зависимости от природных условий Сибири и систем ведения земледелия [8]
Природный фактор
инсоляция тепло
увлажнение
плодородие почв
экстенсивная
Система земледелия
ординарная
интенсивная
высокоинтенсивная
Подтайга (сумма активных ^10°С = 1700.1800°С, осадки 400...450 мм, вегетационный период - 110.115 дней)
4,0.5,8 3,8.5,0 6.1,5 0,5.1,0 0,7.1,6 2,6.4,0 3,6.5,0 Лесостепь (сумма активных ^10°С = 1800.2000°С, осадки 300.400 мм,
вегетационный период - 120.130 дней) 5,0.7,2 1,7.4,5 1,2.2,4 0,8.1,5 1,0.2,4 2,2.3,5 3,5.4,0 Степь (сумма активных г>10°С = 2000.2400С, осадки 200.280 мм, вегетационный период - 125.135 дней) 4,0.8,6 0,8.2,5 1,0.1,6 0,4.1,3 0,8.1,6 1,5.2,2 2,0.2,7 Примерное число хозяйств, рабо-
_тающих по системе, %_45.50_35.40 10.15 менее 5
средствами, по числу работающих, по уровню ведения земледелия, по обеспеченности удобрениями и средствами защиты растений, а, главное, - по размерам получаемых урожаев полевых культур и рентабельности хозяйственной деятельности. Анализ состояния и форм ведения сибирского земледелия в последние годы свидетельствует, что преобладающая часть крестьянских и фермерских хозяйств ведут растениеводство на уровне экстенсивного и ординарного типов земледелия (табл. 1). Первые эксплуатируют пашню, используя парование, и ничего не возвращая назад; вторые, также активно используя пары, пытаются по возможности, наряду с агротехническими приёмами борьбы с сорняками, выборочно обрабатывать посевы гербицидами, а иногда и вносить удобрения малыми дозами. Около половины всех фермеров, как правило, работают по экстенсивной системе.
При экстенсивном земледелии урожайность зерновых обычно составляет не более 1,5 т/га, только в очень благоприятные годы и по пару она может достигать 1,7.2,0 т/га. Урожайность полевых культур при этой системе, как правило, формируется только благодаря естественному плодородию почв, в основном, при мобилизации доступных форм элементов питания при паровании. Паровое поле даёт возможность накопить доступные формы элементов питания и избавиться от сорняков. В большинстве хозяйств преобладает трёхпольное чередование культур (пар - пшеница - ячмень или овёс). Ряд фермеров для гарантированного получения урожая до сих пор, к сожалению, практикуют двухполку (пар - зерновые). Без сомнения, эта многочисленная группа хозяйств бесперспективна для точного земледелия. От разорения и банкротства их может спасти только помощь государства в виде кредитных вложений и дотаций. Часть этих хозяйств ежегодно сворачивает производство и ликвидируется, некоторые более удачливые земледельцы постепенно переходят на следующую ступень ведения земледелия - ординарную систему.
Значительная часть хозяйств, работающих по ординарной системе земле-
делия (сбор урожая от 0,7 до 2,4 т/га), наряду с активной эксплуатацией земли посредством мобилизации почвенного плодородия при паровании, вносят небольшие дозы минеральныхудобрений при посеве, иногда, при некорневой подкормке растений в период вегетации. Нерегулярно используются удобрительные ресурсы твёрдого и жидкого навоза КРС и птичьего помёта. В ряде хозяйств освоены сидеральные пары, в большинстве из них вынос элементов питания частично возмещается путем разбрасывания измельчённой соломы зерновых и послеуборочных остатков подсолнечника, рапса и бобовых культур. Для таких хозяйств крайне необходимо государственное субсидирование, поскольку при повышении культуры земледелия, освоении севооборотов, применении удобрений, средств защиты растений и приобретении новой техники они успешно могут поэтапно осваивать региональные системы земледелия [13, 14, 15], в основу которых заложены принципы адаптивно-ландшафтного земледелия [6, 7, 16].
При ординарной системе земледелия для стабилизации урожайности хозяйствам необходимо вносить с минеральными и органическими удобрениями до 30.45 кг/га азота, фосфора и калия при соотношении Ы:Р:К = 4...5 : 2...3 : 1. Достигнув уровня продуктивности зерновых 1,7.2,4 т/га, товаропроизводители, могут использовать элементы цифровизации, в частности переводить отдельные технологические операции и приёмы науровеньточного земледелия. Дальнейшее направление развития хозяйств ординарного типа при повышении урожайности культур и экономической доходности, неизбежно связано с переходом на интенсивную форму земледелия. Одним из оптимальных вариантов на этом уровне в сложившейся ситуации может быть объединение нескольких рядом расположенных хозяйств в укрупнённое предприятие с чёткой целью перехода на уровень интенсивного земледелия. Практика современного сельскохозяйственного производства свидетельствует, что устойчивость именно таких хозяйств резко возрастает
При интенсивном земледелии следует максимально использовать природный потенциал и все ресурсы адаптивно-ландшафтной системы земледелия в сочетании с повышенным уровнем агротехники: применением удобрений (до 60.75 кг/га д.в.), средств защиты растений и полным обеспечением современной техникой. У собственников сельскохозяйственных предприятий этой группы появляются возможности получения максимальной урожайности зерновых и других культур во всех почвенно-климатических зонах. Интенсивное земледелие в хозяйствах этого уровня, несомненно, должно базироваться на строгом соблюдении рекомендуемого зонального комплекса технологических приёмов возделывания культур севооборотов, полного использования природных ресурсов климата и почвенного плодородия, предотвращения эрозионных процессов, при техническом перевооружении и строгом соблюдении агротехнической дисциплины. При этом предусматривается бездефицитный баланс гумуса и элементов минерального питания, которые поддерживаются интенсивным применением промышленных, органических и биологических удобрений в расчёте на вынос элементов питания с урожаем и поддержание плодородия почвы. Защита растений от сорняков, вредителей и болезней осуществляется с использованием интегрированного комплекса агротехнических, биологических и химических средств. Среди хозяйств этой группы наиболее устойчивы, как правило, холдинговые образования. Крупные предприятия, обладающие достаточными капиталами, хорошо оснащенные техникой, складскими помещениями с сушилками, применяющие удобрения и средства защиты растений, использующие перспективные культуры и новейшие сорта, соблюдающие рекомендуемые аграрной наукой технологии и имеющие возможность приглашать квалифицированных специалистов. Они, несомненно, представляются реальными претендентами для освоения точного земледелия. В каждой республике, крае, области имеется по нескольку таких крупных экономически устойчивых хозяйств разных форм собственности, которые служат примером реализации возможностей природных и организационно-хозяйственных ресурсов региона.
Хозяйства с высокоинтенсивной системой земледелия в Сибири, как правило, единичны, в большинстве работают на уровне интенсивных технологий и не все освоили точное земледелие в полной мере. Такие предприятия могут служить плацдармом для полномасштабного освоения элементов цифровизации и комплекса приёмов точного земледелия во всех отраслях производственной деятельности.
и
ф
з
ь
ф
д
ф
ь
ф
м О м м
2. Урожайность зерновых культур в зависимости от уровня применения удобрений при разных системах сибирского земледелия за 2015-2019 гг.
Субъект РФ Применение удобрений Урожайность зе рна, т/га
минеральных, кг/га д.в. органических, т/га пределы варьирования средняя
Сибирский ФО 14,0 0,7 1,44.1,73 1,61
Уральский ФО 23,3 1,0 1,61.1,92 1,70
Переход к интенсивному земледелию
Тюменская область 43,6 0,7 1,88.2,33 2,08
Красноярский край 31,7 0,9 2,04.2,39 2,19
Иркутская область 26,7 0,7 1,64.2,04 1,90
Ординарное земледелие
Томская область 19,2 1,5 1,53.2,1,6 1,87
Кемеровская область 18,4 0,5 1,56.2,01 1,80
Переход к ординарному земледелие
Республика Хакасия 15,2 0,1 1,23.1,94 1,47
Алтайский край 11,5 0,3 1,10 .1,56 1,37
Новосибирская область 7,2 0,9 1,45.1,82 1,65
Омская область 6,2 1,0 1,51. 1,67 1,59
Экстенсивное земледелие
Республика Бурятия 7,4 0,3 1,77.1,41 1,07
Забайкальский край 2,8 0,1 1,11.1,49 1,27
Республика Алтай 1,0 0,7 1,00.1,60 1,23
Республика Тыва 0,1 2,2 0,82.1,94 0,97
Предложенная нами схема группировки сибирских хозяйств по уровням интенсификации полностью согласуется с обобщёнными данными по урожайности зерновых в субъектах РФ в зависимости от основного фактора интенсификации - уровня применения удобрений (табл. 2). Выборка урожайных данных в регионе [17] за предшествующее пятилетие и анализ результатов работы растениеводства свидетельствует о том, что в части сибирских субъектов РФ средняя урожайность зерновых возросла до уровня 2 т/га, то есть практически до нижнего уровня интенсивного земледелия. Лидеры (Тюменская и Иркутская области, Красноярский край), при ежегодном среднем внесении около 30.40 кг/га д.в. удобрений, устойчиво собирают более 2 т/га зерна, постепенно приближаясь к уровню продуктивности зерновых при интенсивном земледелии, в то время как в основной группе субъектов СФО (Алтайский край, Новосибирская и Омская области), на долю которых приходится около 2/3 посевов зерновых, вносили лишь 6.11 кг/га д.в. удобрений и получали урожайность 1,4...1,6 т/га, что ниже среднего уровня по СФО.
Статистический анализ значимости применения минеральных удобрений в 2015-2019 гг свидетельствует о тесной экспоненциальной зависимости уровня урожая зерна от нормы вносимых туков. Подтверждением этому служит модель экспоненциальной регрессии в виде уравнения: У = 12,05 е 0,017 х при коэффициенте детерминации Я2 = 0,680.
Решающую роль систематического ° применения удобрений для формирования стабильно высокихурожаев в регионе ^ при высокой окупаемости их в действии и о» последействии доказывают многолетние | данные длительных стационарных полевых опытов, проводимых на сибирских ® зональных почвах в течение 60...75 лет
5 [18]. Суммарная оплата за годы действия ф
Д и последействия 1 т навоза оставляет
0,9.1,1 ц зерна, 1 кг д.в. ЫРК - 8.15 кг зерна. Увеличение суммарной нормы внесения ЫРК (до 60.75 кг/га д.в.), как свидетельствуют результаты этих опытов, позволит повысить урожайность классного зерна в хозяйствах интенсивного типа до 3,0.4,5 т/га. При подъёме сельскохозяйственного предприятия до уровня высокоинтенсивного с полным освоением и использованием всех преимуществ точного земледелия, а также при суммарном внесении всех туков на уровне 95. 135 кг/га д.в. продуктивность сибирской пашни возрастаетдо 3,5.5,0 т/гаи более, что убедительно подтверждают производственные посевы передовых хозяйств в течение многих лет [19, 20, 21].
Хорошо известно, что значительная часть почв всех природных зон региона в соответствии с результатами агрохимического обследования характеризуется низкой обеспеченностью доступными элементами минерального питания [22]. Это не только ограничивает формирование урожая, но, опосредованно, сдерживает реализацию генетического потенциала сорта, снижает окупаемость затрат на семена, посев, обработку почв, средства защиты растений, уборочные работы и др. С целью оптимизации питания зерновых культур ранее [8] были предложены нормативы применения удобрений с учётом почвенно-климатических зон и планируемой урожайности (табл. 3). Уточнение норм внесения туков необходимо проводить
до посева в соответствии с имеющимися агрохимическими картограммами. Более эффективно удобрения применяются при точном земледелии: при предварительной оцифровке полей и последующем дифференцированном их внесении.
Производственная проверка приёмов точного земледелия на чернозёмах и серых лесных почвах Северного Зауралья [4, 23] и Омского Прииртышья [24] подтвердила возможность их широкого использования при агрохимическом обследовании почв, применении удобрений и получении стабильно высокой продуктивности полевых культур.
К цифровизации и точному земледелию. Среди ключевых направлений цифровой трансформации в сельскохозяйственном производстве, согласно директивам МСХ РФ [25], наиболее значимы: автоматизированный сбор, хранение и обработка информации, освоение цифрового проектирования и управление производственными процессами. Силы специалистов должны быть направлены на первоочередное решения трёх указанных задач. При этом цифровой багаж накопленных материалов станет основой для выбора эффективных отраслевых направлений и технологий для каждого хозяйства с учётом его природно-климатических факторов, перспективной направленности, энерговооружённости и финансовой стабильности.
Достаточно весомое обоснование целесообразности использования цифровизации в земледелии страны предложили сотрудники Почвенного института им. В. В. Докучаева [2, 6]. Программные направления теоретических и прикладных положений цифровизации и точного земледелия, изложенные в их работах, могут служить стимулом для дальнейшего развития этого направления в стране.
В условиях Сибири, как нам представляется, при переходе к освоению системы точного земледелия в каждом хозяйстве необходимо предварительно обобщить и проанализировать накопленный цифровой материал по всем природным и производственным составляющим. Многолетний анализ климатических и погодных условий позволит подобрать набор наиболее приспособленных и урожайных культур
3. Ориентировочные нормативы применения удобрений и возможные уровни урожайности зерновых культур в зависимости от систем ведения земледелия в природных условиях региона
Система ведения земледелия
Показатель экстенсивная ординарная интенсивная высоко интенсивная
Нормы внесения минеральных удобрений для получения урожая ЫРК, кг/га д.в. 0.20 30.45 60.75 95.135
Уровни продуктивности зерновых культур, т/га
Тайга, подтайга 0,5.1,0 0,7.1,6 2,6.4,0 4,0.5,0
Лесостепь 0,8.1,5 1,0 .1,8 2,2.3,5 3,5.4,0
Степь 0,4.1,1 0,8.1,6 1,5.2,0 2,0.2,5
и сортов с развёрнутой их генетической характеристикой. Цифровая оценка свойств почвы каждого поля севооборота даст возможность оценить уровень ее плодородия, разработать оптимальные системы использования, а также потребности в применении органических и минеральныхудобрений. Оптимальный комплекс агротехноло-гических приёмов (севообороты, обработка почвы, защита растений и уход за ними, уборка и хранение урожая) позволит решить основную проблему - получение планируемых уровней продуктивности полевых культур.
Активность и результативность освоения приёмов точного земледелия будут зависеть от уровня комплексной цифро-визации в целом предприятия любого направления и конкретных приёмов. Поэтапное внедрение всех агротехно-логических составляющих в комплексе с приёмами точного земледелия очень сложный и длительный процесс, поэтому требуются соответствующие проекты, надёжное финансирование и квалифицированные кадры для его реализации в жизнь. В процессе совершенствования интенсивных технологий вполне возможны, в соответствии с проектом, несколько подходов освоения приёмов точного земледелия. Первый вариант - поэтапный: а) по производственным отраслям (зерно, корма, овощи, технические культуры и др.); б) по технологическим процессам (почвенно-агрохимический, агротехнологический, защита растений, уборочный цикл и др.); в) по структурным подразделениям (отделение, бригада, ферма, комплекс и др.). Второй вариант - комплексный: освоение в целом по хозяйству, по всем отраслям и производственным подразделениям одновременно. Несомненно, что второй вариант более сложный и затратный по одновременным финансовым вложениям, но, как показывает практика, наиболее эффективный и целесообразный для реализации природных и антропогенных ресурсов. Предположительно, значительная часть хозяйств (50...75 %) в процессе освоения интенсивных технологий и активного использования цифровизации может освоить и перейти на систему точного земледелия. Сельскохозяйственные предприятия при освоении систем цифровизации и переходящие на точные технологии ведения всех отраслей производства, будут использовать все новинки аграрной науки, компьютеризации, информационного обеспечения, глобального позиционирования и автоматизации управления техникой. У хозяйств, переходящих в разряд высокоинтенсивных, есть все предпосылки для производства в сибирских условиях качественного зерна на уровне 4.5 т/га.
В условиях региона имеется пока небольшой научный и производственный
опыт освоения отдельных элементов точного земледелия. К сожалению, о результатах эффективности нового направления в хозяйствах достоверных сведений немного. Научные исследования профессора Н. В. Абрамова и его учеников [4, 19, 23], проверенные в производстве, свидетельствуют о положительной эффективности использования геоинформационных систем в ОАО «Приозёрное» на площади 2671 га и в Учхозе ГАУ Северного Зауралья на площади 3454 га. Под влиянием новых технологий сбор зерна пшеницы увеличился с 2,8 до 3,9 т/га и с 3,5 до 3,8 т/га, соответственно. При этом рентабельность производства зерна возрастала на 15 и 24 %, а себестоимость зерна уменьшалась на 118 и 145 руб./т.
Основные принципы методологии приёмов точного земледелия на базе передовых направлений цифровизации, развития микроэлектроники, информационной и телекоммуникационной техники, создания глобальных систем позиционирования и геоинформационных систем [3] могут быть реализованы, как можно было убедиться ранее, только при освоении интенсивных и высокоинтенсивных технологий. В сибирском земледелии единичны финансово крепкие предприятия, которые широко используют цифровизацию во всех отраслях и уже освоили систему точного земледелия. Примером полностью освоившего и продуктивно работающего по системе точного производства хозяйства может служить ООО «Агрофирма КРиММ» Тюменской области [20]. Это предприятие холдингового типа, обладая 26 тыс. га пашни, специализируется на выращивании семенного и продовольственного картофеля, а также имеет посевы зерновых культур, рапса и овощей открытого грунта. Хозяйство поэтапно освоило и использует приёмы точного земледелия. На основе GPS и средств космической навигации осуществляется автоматическое управление технологическими процессами (посадка, междурядная обработка и уборка), мониторинг влажности почвы (оптимизация влагоёмкости почвы, расчёты норм и сроков полива), наблюдение за состояниям плодородия почв, контроль автотранспорта и агрегатируемого оборудования (местонахождение, скорость перемещения, количество заправок, остановок), точности соблюдения агрономических технологий (посевные работы, уход за посевом, уборка). Урожайность картофеля за последние три года составляет 39.43 т/га, зерновых - 3.4 т/га.
Одно из эффективно работающих сельских предприятий в Новосибирской области - ООО «Соколово» [21] уже несколько лет активно использует спутниковую связь для обработки почв, проведения посева полевых культур и при уборке урожая. Агрохимическое
обследование, выборочное внесение удобрений и опрыскивание растений пестицидами против сорняков, вредителей и болезней проводятся при использовании ГИС и GPS. Продуктивность пшеницы и других яровых зерновых на площади 15 тыс. га в среднем превышает 3 т/га, а на отдельных полях - 4,0.4,5 т/га, максимальный урожай зерна пшеницы на опытном участке был получен 7,0 т/га.
В сибирских условиях практически в каждом административном субъекте РФ имеется 2...3 хозяйства, которые осваивают или находятся на заключительном этапе возможного освоения системы точного земледелия (ЗАО «Ирмень» Новосибирской области, Агрохолдинг «Агро-альянс Сибири» и ООО «Наза-ровское» Красноярского края, ООО «Октябрьское и «Альтаир» Алтайского края, Учхоз ГАУ Северного Зауралья Тюменской области и др.). Они ежегодно получают средние урожаи зерна на уровне 3.5 т/га и вполне могут переходить к освоению технологических систем не только точного земледелия и растениеводства, но и осваивать комплексно технологию точного ведения всех отраслей производства (животноводства, кормопроизводства, промышленной переработки сырья и др.).
Задачи освоения цифровизации и перехода к точному земледелию. Одним из важнейших условий успешного освоения точных приёмов во всех отраслевых направлениях сельскохозяйственного производства, следует считать наличие полноценной цифровой базы данных, всесторонне охватывающей все процессы агротехнологического производства. Деловой интерес к цифровому анализу хозяйственной деятельности любого предприятия (от экстенсивного до высокоинтенсивного) должен стать обязательным правилом любого предпринимательства, независимо от числа работников и объёма производства.
Для успешного решения задач циф-ровизации и точного земледелия в субъектах Сибирского федерального округа (СФО) необходима активная позиция властных структур. Разработка перспективных программ по этим вопросам и действенная помощь в их осуществлении (административная, образовательная, бюджетная и экономическая), направленная на поэтапный перевод сельхозпредприятий на более высокие категории хозяйствования (с экстенсивных в ординарные, затем в ы интенсивные и далее в высокоинтен- о сивные) будет целенаправленно спо- л собствовать укреплению экономики д предприятий, повышению урожайности, л поддержанию плодородия почв и необ- ие ходимости освоения новых технологий. z
С целью повышения эффективности 1 ведения земледелия до интенсивного м уровня властям субъектов РФ необ- 2 ходимо разработать перспективные 2
программы повышения квалификации руководителей и специалистов, экономической поддержки хозяйств, предусматривая субсидии на удобрения и агрохимикаты, а также техническое перевооружение.
Весьма положительно, что проект МСХ РФ «Цифровое сельское хозяйство» [25] предусматривает создание и внедрение национальной платформы цифрового государственного управления сельским хозяйством на региональном и муниципальном уровнях с возможностью получения государственной поддержки. При этом планируется повышение эффективности деятельности сельскохозяйственных товаропроизводителей, производительности труда в 2 раза на одного работника, а также сокращения затрат сельскохозяйственных предприятий. Этим же документом предусматривается на базе аграрных вузов Минсельхоза РФ создание системы непрерывной подготовки специалистов сельскохозяйственных предприятий с целью формирования у них компетенций в области цифровой экономики.
Сегодня сельскохозяйственные вузы Сибири практически не готовят специалистов для работы с использованием информационных технологий, микрокомпьютеров, географических информационных систем глобального позиционирования и автоматического управления сельскохозяйственными машинами, а также проектирования систем точного земледелия и других отраслей сельскохозяйственного производства на основе цифровизации.
Реальное состояние сибирского земледелия, изложенное в статье, характерно для многих регионов страны, поэтому освоение подходов и приёмов цифрови-зации и точного земледелия должно быть строго дифференцированным как к природным, так и к социальным условиям. Первоочередным условием должна быть также сознательная готовность к этому основного звена сельскохозяйственных работников - товаропроизводителей. Как уже отмечалось, главное условие возможности перевода аграрного сектора на системное использование средств цифровизации и точного растениеводства - максимально высокий уровень экономического состояния хозяйствующего субъекта. В сибирских условиях потенциал хозяйства должен, как минимум, соответствовать высокоинтенсивному уровню. Для таких хозяйств 22целесообразно разработать перспек-20тивный план освоения цифровизации 1 и точного земледелия. Для подготовки ^ проектов системы перехода к точному о» земледелию в условиях конкретного | хозяйства возможно и целесообразно создать проектные подразделения при ® Центрах агрохимической службы. 5 Особого внимания заслуживают во-$ просы цифровизации агрохимического
направления в точном земледелии. В последние годы накоплен большой массив материалов в научно-исследовательских учреждениях и учреждениях государственной агрохимической службы, по агрохимической оценке пахотных земель и эффективности применения удобрений под полевые культуры. Эти экспериментальные материалы недостаточно обобщены и ещё плохо используются в практических целях. В программе циф-ровизации необходимо предусмотреть обобщение данных об эффективности применения минеральных и органических удобрений с учётом многолетнего последействия. Использование этих нормативов позволит дать истинную агрохимическую и экономическую оценку их систематического применения в севооборотах [18].
С целью расширения исследовательской работы по направлениям адаптивно-ландшафтных систем земледелия, приёмов точного земледелия, биологического и органического направлений в Сибири целесообразно создать соответствующую экспериментальную базу. Сегодня в регионе нет ни одного комплексного полнокровного научного полигона, оснащённого современными тракторами, комбайнами, сельскохозяйственной техникой, дистанционными приборами, компьютерами, где могли бы быть проверены современные технологии, новые подходы, передовые направления (адаптивно-ландшафтная система, точное земледелие, Ыо-йН, Б1пр4Ш и др.). Комплексные исследования при поддержке РАН, Министерства науки и высшего образования и Министерства сельского хозяйства позволили бы иметь современный полигон для разработки эффективных приёмов ведения земледелия. Результаты научных исследований и практической проверки, несомненно, могли бы успешно содействовать решению проблем продовольственной безопасности в восточных регионах страны.
Литература.
1. Шатилов И. С. Основы программирования урожаев сельскохозяйственных культур. М.: Агропромиздат, 1987. 358 с.
2. Якушев В. В. Точное земледелие: теория и практика. СПб.: ФГБНУ АФИ, 2016. 364 с.
3. Точное сельское хозяйство (Ргеавюп АдлсиКиге) / под общей ред. Д. Шпаара, А. Заха-ренко, В. Якушева. СПб.-Пушкин, 2009. 392 с
4. Абрамов Н. В., Семизоров С. А., Шерстобитов С. В. Земледелие с использованием космических систем // Земледелие. 2015. № 6. С. 13-17.
5. Диагностика азотного питания растений с использованием беспилотных летательных аппаратов / В. П Сычёв, Р А. Афанасьев, И. Л. Ермолов и др. // Плодородие. 2017. № 5. С. 2-4.
6. Цифровое земледелие / В. И. Кирюшин, А. Л. Иванов, И. С. Козубенко и др. // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2018. № 5. С. 4-9.
7. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методическое руководство / под ред. В. И. Кирюшина,
A. Л. Иванова. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 784 с.
8. Гамзиков Г. П. Проблемы освоения точного земледелия и агрохимических цифровых технологий в Сибири // Агрохимическое обеспечение цифрового земледелия: материалы. межд. конф. М.: ВНИИ агрохимии, 2019. С. 8-15. doi: 10.25680/vniia.2019.98.96.009.
9. Биоклиматический потенциал России: теория и практика / А. В. Гордеев, А. Д. Кле-щенко, Б. А. Черняков и др. М.: Т-во научных изданий КМК, 2006. 512 с.
10. Обеспечение продовольственной безопасности регионов Сибири / П. М. Першу-кевич, Н. И. Кашеваров, А. С. Донченко и др. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2016. 148 с.
11. Межрегиональная схема размещения и специализации сельскохозяйственного производства в субъектах Российской федерации Сибирского федерального округа: рекомендации / под ред. А. С. Донченко. Новосибирск: ФГБУ СО РАН, 2016. 255 с.
12. Стратегия социально-экономического развития АПК Сибирского федерального округа до 2035 года: региональный аспект / под ред. акад. Першукевича П. М., д.э.н. Тю Л. В. Новосибирск: СФНЦА РАН, 2018. 108 с.
13. Научные основы систем земледелия Бурятии / В. Б. Бохиев, А. П. Батудаев, Т. П. Лапухин и др. Улан-Удэ: Изд-во БГСХИ, 2008. 480 с.
14. Система земледелия Красноярского края на ландшафтной основе: руководство / Р В. Алхименко, Н. А. Сурин, А. А. Шпедт и др. КНИИСХ. Красноярск, 2015. 590 с.
15. Система адаптивного земледелия Омской области / под ред. И. Ф. Храмцова,
B. С. Бойко, Л. В. Юшкевича. Омск: Омский АНЦ; Изд-во ИП Макшеевой Е. А., 2020. 522 с.
16. Методическое руководство по проектированию применения удобрений в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия / под ред. А. Л. Иванова, Л. М. Державина. М.: Мин-сельхоз РФ, РАСХН, 2008. 392 с.
17. Регионы России. Социально-экономические показатели. М.: 2020. URL: https:// rosstat.gov.ru/folder/210/document/13204 (дата обращения 24.04.2021).
18. Эффективность длительного применения удобрений в полевых агроценозах Сибири / Г. П. Гамзиков, О. И. Гамзикова, П. А. Барсуков и др. // Бюллетень Географической сети опытов с удобрениями. М.: ВНИИА, 2014. Вып. 16. 48 с.
19. Абрамов Н. В. Производительность агроэкосистем и состояния плодородия почв в Западной Сибири. Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2013. 254 с.
20. ООО «Агрофирма КРиММ» URL: http://krimm.ru/o-kompanii (дата обращения 12.03.2021).
21. «Соколово» = триумфальная неудача» Председатель. № 9. 2019. URL: https:// predsedatel-apk.ru/rastenievodstvo/sokolovo-trumfalnaudacha/ (дата обращения: 12.01.20).
22. Агрохимическая характеристика почв сельскохозяйственных угодий Российской Федерации. М.: Изд. ВНИИА, 2005. 184 с.
23. Абрамов Н. В., Шерстобитов С. В. Дифференцированное внесение удобрений с использованием спутниковой навигации // Агрохимия. 2018. № 9. С. 40-49. doi: 10/1134/ s000218811809003x.
Сок 10.24412/0044-3913-2022-1-9-13 УДК 631.481
Почвенно-экологическая оценка сельскохозяйственных земель Красноярского края, Иркутской области, Республики Бурятия
24. Новый способ почвенно-агрохимического обследования земель равнинных регионов / В. М. Красницкий, А. Г. Шмидт, Л. В. Березин и др. // Плодородие. № 1. 2016. С. 10-12.
25. Ведомственный проект «Цифровое сельское хозяйство»: официальное издание. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. 48 с.
Precision farming in Siberia: Realities, challenges and prospects
G. P. Gamzikov
Novosibirsk State Agrarian University, ul. Dobrolyubova, 160, Novosibirsk, 630039, Russian Federation
Abstract. The current state of Siberian agriculture is analyzed, which indicates its significant resource potential, which is poorly realized today. The low level of agricultural productivity in the region is due to the weak social and financial levels of commodity producers, about half of which are engaged in extensive farming using only the fertility potential of the fallow field, without fertilizers and plant protection products. The average grain yield at 2-3-field rotation (fallow-grain) rarely exceeds 1 t/ha. Meanwhile, under the same weather conditions, intensive farming farms harvest 2-3 t/ha of grain. Consequently, the time has come to radically change the attitude towards agriculture. The stability of the commodity producer's survival and achievement of high productivity of field crops under the conditions of the region completely determines the level of optimization of socio-economic and organizational-economic conditions regulated by the authorities and depends on its qualifications and professional insight. To solve these problems, precision farming is promising. The basic approaches and methodology ofprecision farming techniques can be partially or completely implemented in the process of phased development of intensive and high-intensity field crop cultivation technologies based on an adaptive landscape farming system. The integrated implementation of precision and agrotechnological systems is possible only with state support for the necessary organizational, financial and personnel changes, which will effectively and successfully solve food security problems at a new technical level. Today, under Siberian conditions, the full development ofprecision farming is feasible only for financially strong farms that have mastered intensive technologies. The use of high-intensity varieties, mineral fertilizers (not less than 100 kg a.s./ha), plant protection products and modern technology allow them to steadily harvest grain crops of 3-5 t/ha and more. Gradually, farms of any form of ownership that have mastered high-intensity agricultural technologies can also be connected to a phased transition to precision farming techniques.
Keywords: natural conditions; state of farming; intensification; complexity; digitalization; precision farming; fertility conservation; agricultural technologies; field crops; high productivity.
Author Details: G. P. Gamzikov, member of the RAS, D. Sc. (Biol.), chief research fellow (e-mail: gamolgen@rambler).
For citation: Gamzikov GP [Precision farming in Siberia: Realities, challenges and prospects]. Zemledelie. 2022; (1):3-9. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2022-1-3-9.
А. А. ШПЕДТ12, доктор сельскохозяйственных наук, директор, профессор (e-mail: [email protected]) А. А. КОЗЛОВА3, доктор биологических наук, доцент (e-mail: [email protected]) И. А. БЕЛОЗЕРЦЕВА34, кандидат географических наук, доцент, зав. лабораторией (e-mail: [email protected]) Н. И. ГРАНИНА3, кандидат биологических наук, зав. кафедрой (e-mail: [email protected])
0. Г. ЛОПАТОВСКАЯ3, доктор биологических наук, профессор (e-mail: [email protected])
Н. Д. КИСЕЛЕВА3, старший преподаватель (e-mail: [email protected]) С. Л. КУКЛИНА3, кандидат биологических наук, доцент (e-mail: [email protected]) Н. А. МАРТЫНОВА3, старший преподаватель (e-mail: [email protected]) Д. Н. ЛОПАТИНА4, кандидат географических наук, научный сотрудник (e-mail: [email protected]) Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН», Академгородок, 50, Красноярск, 660036, Российская Федерация 2Сибирский федеральный университет, просп. Свободный, 79, Красноярск, 660041, Российская Федерация
3Иркутский государственный университет, ул. Карла Маркса,
1, Иркутск, 664003, Российская Федерация
4Институт географии им. В. Б. Сочавы Сибирского отделения РАН, ул. Улан-Баторская, 1, Иркутск, 664033, Российская Федерация
Исследования проводили с целью сравнительной почвенно-экологической оценки сельскохозяйственных земель ряда регионов Восточной Сибири: Красноярского края, Иркутской области, Республики Бурятия. Южная их часть наиболее освоена, так как здесь сложились достаточно благоприятные природные условия для проживания человека и ведения сельского хозяйства. При этом резкая континентальность климата, пониженная тепло- и влагообеспеченность
обусловливают развитие почв с маломощным гумусовым горизонтом, что в условиях интенсивного земледелия значительно снижает их устойчивость к агрогенному воздействию. Использовали методику качественной оценки почв, разработанную в Почвенном институте им. В. В. Докучаева с расчетом почвенно-экологического индекса. Она включает количественное отражение природно-ресурсного потенциала сельскохозяйственных земель в баллах от 1 до 100, при этом максимальный 100-балльный индекс принадлежит черноземам типичным Краснодарского края. Согласно расчетам в ряде регионов Восточной Сибири величина этого показателя в Красноярском крае составляла 14,7...53,8 балла, в Иркутской области - 15,1.45,5 балла, в Республике Бурятия - 14,7.39,4 балла. Величина итогового почвенно-экологического индекса сельскохозяйственных земель Красноярского края в основном обусловлена почвенным почвенно-экологическим индексом и агрохимическим почвенно-экологическим индексом, в меньшей степени - климатическим почвенно-экологическим индексом. В Иркутской области величины этих показателей и итоговый почвенно-экологический индекс заметно ниже, чем в аналогичных агропочвах Красноярского края. Почвы агроландшафтов Бурятии выделяются самыми низкими значениями почвенного, агрохимического и климатического почвенно-экологических индексов, по сравнению с другими рассмотренными регионами.
Ключевые слова: сельскохозяйственные земли, оценка почв агроландшафтов, почвенный индекс, агрохимический индекс, климатический индекс, почвенно-экологический индекс.
Для цитирования: Почвенно-экологи-ческая оценка сельскохозяйственных земель Красноярского края, Иркутской области, Республики Бурятия/А. А. Шпедт, А. А. Козлова, И. А. Белозерцева и др. // Земледелие. 2022. № 1. С. 9-13. doi: 10.24412/0044-3913-2022-1-9-13.
Ценность земли как основного средства сельскохозяйственного
производства в конкретной хозяй- ы
ственной инфраструктуре определяет е
ее плодородие, то есть способность л
удовлетворять потребности растений д
в питательных веществах, воздухе, ел
воде, тепле, биологической и физико- |
химической среде для обеспечения 2
формирования урожаев сельскохозяй- 1
ственных культурных растений с хоро- м
шим качеством продукции. Мировой и 2 отечественный опыт свидетельствуют,
