CC BY
19
УДК 631.58
УПРАВЛЕНИЕ БАЛАНСОМ ГУМУСА В СЕВООБОРОТАХ ПОСРЕДСТВОМ СОСТАВА И СООТНОШЕНИЯ ПОСЕВНЫХ ПЛОЩАДЕЙ ВОЗДЕЛЫВАЕМЫХ КУЛЬТУР
СВИРИДОВ В.И.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ведущий научный сотрудник ФГБНУ «Курский федеральный аграрный научный центр»; e-mail: [email protected].
СВИРИДОВА О.В., кандидат экономических наук.
Реферат. В работе на примере реального хозяйствующего субъекта доказывается возможность формирования бездефицитного баланса гумуса путем оптимизации структуры использования пашни в адаптивно-ландшафтных системах земледелия. Отмечается, что баланс гумуса в почвах пахотных угодий в целом по Курской области изменяется по годам их использования, но остается постоянно отрицательным, а в анализируемом хозяйстве его ежегодное значение с учетом эрозионных процессов превышает минус 1,0 т/га. Поэтому дальнейшее ведение земледелия без изменения условий, определяющих значение балансового сальдо по гумусу, будет только усугублять проблему повышения плодородия почв и продуктивности пашни в регионе. Одним из важных средств решения этой проблемы должна стать оптимизация структуры посевных площадей в сельскохозяйственных организациях. Совершенствуя структуру использования пашни путем оптимизации доли чистого пара, однолетних и многолетних трав, бобовых культур можно обеспечивать бездефицитный баланс гумуса в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия. Образующийся в этом случае расход гумуса под зерновыми и пропашными культурами, а также чистым паром компенсируется его накоплением за счет сеяных трав, внесения навоза, излишков ботвы и соломы. Формирование положительного сальдо по гумусу всегда связано с сокращением площадей под рыночными, экономически выгодными культурами, что приводит к снижению уровня рентабельности сельхозпроизвод-ства - в исследуемом предприятии, например, с 43,7 до 36,9 %. Однако с учетом стоимости прибавки (дефицита) гумуса годовой эколого-экономический эффект от ведения хозяйственной деятельности во втором варианте решения задачи с бездефицитным балансом гумуса на 31,5 % превосходит его значение в первом варианте, не учитывающем условия по воспроизводству почвенного плодородия.
Ключевые слова: дегумификация почв, баланс гумуса, управление, адаптивно-ландшафтное земледелие, структура посевных площадей, оптимизация, эколого-экономико-математическая модель, апробация.
HUMAN BALANCE MANAGEMENT IN CROP RATES THROUGH THE COMPOSITION AND RELATIONSHIPS OF THE CROPPING AREA CULTIVATED CROPS
SVIRIDOV V.I.,
doctor of Agricultural Sciences, professor, leading researcher of the Federal State Budgetary Institution "Kursk Federal Agricultural Research Center"; e-mail: [email protected].
SVIRIDOVA O.V., candidate of Economic Sciences.
Essay. Using the example of a real business entity, the paper proves the possibility of forming a deficit-free humus balance by optimizing the structure of arable land use in adaptive-landscape farming systems. It is noted that the humus balance in soils of arable lands in the whole Kursk region varies by the years of their use, but remains constantly negative, and in the analyzed economy its annual value, taking into account erosion processes, exceeds minus 1.0 t / ha. Therefore, further land management without changing the conditions determining the value of the balance of humus will only aggravate the problem of increasing soil fertility and arable land productivity in the region. One of the important means of solving this problem
should be the optimization of the structure of agricultural land in agricultural organizations. By improving the structure of arable land use by optimizing the share of pure steam, annual and perennial grasses, legumes, it is possible to ensure a deficit-free balance of humus in conditions of adaptive landscape agriculture. The consumption of humus under grain and tilling crops, as well as pure steam, which is formed in this case, is compensated for by its accumulation due to seeded grasses, spreading manure, surplus tops, and straw. The formation of a positive balance in humus is always associated with a reduction in the area under market-oriented, economically profitable crops, which leads to a decrease in the level of profitability of agricultural production — in the studied enterprise, for example, from 43.7 to 36.9 %. However, taking into account the cost of increase (deficit) of humus, the annual ecological and economic effect of economic activity in the second variant of solving the problem with a deficit-free humus balance is 31.5 % higher than its value in the first variant, which does not take into account the conditions for the reproduction of soil fertility.
Keywords: soil dehumification, humus balance, management, adaptive landscape agriculture, structure of sown areas, optimization, ecological, economic and mathematical model, approbation.
Введение. Характерной особенностью системы землепользования любой сельскохозяйственной организации является выращивание набора зерновых, технических и кормовых культур, отличающихся между собой как требованиями к почвенному плодородию, так и степенью воздействия на основные свойства почв. По данным многочисленных исследований, под пропашными культурами потери гумуса вдвое больше, чем под зерновыми сплошного сева, а в поле чистого пара они возрастают до своих максимальных значений и составляют ежегодно 1,5 и более т/га. Поэтому установление оптимального соотношения возделываемых групп культур, а также чистых паров является чрезвычайно важным фактором управления плодородием почв.
Цель работы - изучение возможности формирования бездефицитного баланса гумуса путем оптимизации структуры использования пашни в адаптивно-ландшафтных системах земледелия.
Материал и методика исследования. Исследования проводились с применением разработанной нами эколого-экономико-математи-ческой модели (ЭЭММ), прошедшей широкую апробацию в сельскохозяйственных организациях Курской области при решении задач по выбору наиболее эффективного направления использования пашни [1-5]. Поскольку главным требованием проектирования оптимальной структуры посевных площадей в адаптивно-ландшафтных системах земледелия является учет агроэкологи-ческой разнородности земель, то общая схема ЭЭММ имеет блочную структуру - каждый ее отдельный блок характеризует выделенную аг-роэкологическую группу пахотных угодий: для интенсивного использования (склоны 0-3°), умеренного (склоны 3-5°) и ограниченного использования (склоны свыше 5°). Построение ЭЭММ осуществлено с учетом предлагаемых для усло-
вий Центрально-Черноземной зоны ограничений по насыщению севооборотов отдельными культурами [6].
Результаты исследования. Балансовые расчеты по гумусу выполнялись на примере ООО «Завет Ильича» Горшеченского района Курской области, являющегося многоотраслевым крупнотоварным аграрным предприятием с комплексом природных факторов (рельефом, климатом, растительным и почвенным покровом), характерным для условий производства в хозяйствах восточного агроландшафтного района региона с преобладанием черноземных почв. Пахотные его угодья отличаются высокой склоновостью (69,0 % их площади расположено на склонах до 3°, 25,0 % - на склонах 3-5° и 6,0 % - на склонах свыше 5°), при этом 27,3 % пашни подвержены процессам смыва и размыва - среднемноголет-няя интенсивность эрозии почв при сложившейся системе земледелия составляет 6,9 т/га, тогда как максимально допустимая норма в данном агроэкологическом районе 2,2 т/га в год. С такими характеристиками пахотного фонда рациональность его эксплуатации напрямую связана как с составом и соотношением разных групп возделываемых культур, так и с дифференциацией их размещения по территории хозяйства соответственно выделенным агроэкологическим группам пашни [7-11].
Результаты исследований подтверждают вывод о том, что в ООО «Завет Ильича», как и во многих других хозяйствах Курской области, далеко не всегда обеспечивается соблюдение рекомендуемых научными учреждениями зоны правил по пространственному размещению выращиваемых культур с учетом опасности развития эрозии и их почвозащитных возможностей; севооборотным требованиям, связанным с обеспечением культур лучшими и хорошими предшественниками; практически прекращено освоение
разработанных ранее научно обоснованных систем ведения агропромышленного производства и проектов внутрихозяйственного землеустройства [12]. К числу острейших проблем в регионе относится дегумификация почв, ставшая результатом, в том числе, снижения в посевах доли поч-воулучшающих культур. Годовые темпы снижения содержания гумуса в почвах Курской области, по некоторым оценкам, составляют 0,50-0,74 т/га [13]. В то же время, как свидетельствуют данные наших исследований, более гумусиро-ванная черноземная пашня обеспечивает существенно больший выход растениеводческой продукции при одинаковых удельных затратах на единицу площади и повышающейся рентабельности производства [14-15].
Баланс почвенного гумуса в целом по области изменяется по годам использования пашни, но остается постоянно отрицательным [16], а в анализируемом хозяйстве его ежегодное значение с учетом эрозионных процессов превышает минус 1,0 т/га. Поэтому дальнейшее ведение земледелия без изменения условий, определяющих значение балансового сальдо по гумусу, будет только усугублять проблему повышения плодородия почв и продуктивности пашни в регионе. Одним из важных средств решения этой проблемы должна стать оптимизация структуры посевных площадей в сельскохозяйственных организациях.
В настоящее время многие предприниматели в погоне за прибылью концентрируют свое внимание на выращивании лишь тех культур, кото-
рые гарантируют достижение наивысших экономических результатов без соблюдения требований по обеспечению бездефицитного и положительного баланса гумуса, являющегося главным фактором почвенного плодородия. Известно также, что сам по себе факт снижения содержания гумуса в почве не служит основанием для восстановления его любой ценой, превращения усилий по воспроизводству гумуса в самоцель, что может привести к низкой или даже отрицательной окупаемости затраченных ресурсов [17]. Это означает, что в условиях рынка деятельность всех агропроизводственных формирований должна быть направлена на повышение уровня рентабельности выпускаемой продукции, а вопрос об увеличении содержания гумуса должен рассматриваться в связи с необходимостью улучшения свойств почвы, ограничивающих
достижение более высокой урожайности культур.
Результаты проведенного нами исследования по оптимизации структуры посевных площадей в ООО «Завет Ильича» свидетельствуют о реальной возможности управления балансом гумуса в севооборотах посредством состава и соотношения посевных площадей возделываемых культур. Задача решалась по критерию «max прибыли», но в первом варианте ее решения в ЭЭММ отсутствовало условие по необходимости формирования бездефицитного баланса гумуса в отличие от второго варианта, где это условие является обязательным (таблица 1).
Таблица 1 - Баланс гумуса (т) при разных вариантах оптимизации структуры использования пашни (%) в ООО «Завет Ильича» Горшеченского района Курской области
Наименование показателя Пашня с крутизной склонов до 3° по вариантам использования* Пашня с крутизной склонов 3-5° по вариантам использования*
I II I II
Перечень выращиваемых культур: озимые зерновые 22,7 21 ,1 33,6 27,6
яровые зерновые 30,8 27,3 2,0 12,0
зернобобовые 3,4 - - 13,1
кукуруза на зерно 2,3 2,3 - -
технические 14,2 10,5 - 10,1
кормовые - всего 17,6 32,4 64,4 37,2
в том числе:
однолетние травы 9,9 8,3 20,4 4,8
многолетние травы 1,6 21,7 44,0 32,4
Чистые и сидеральные пары 9,0 6,4 - -
Итого пашни 100,0 100,0 100,0 100,0
Баланс гумуса (+,-) - 4739,0 0,0 2721,0 0,0
Ч - без учета условия по обеспечению бездефицитного баланса гумуса; II - с учетом условия по обеспечению бездефицитного баланса гумуса
На пашне с крутизной склонов до 3°, как показывают расчетные данные, оптимизация структуры ее использования при соблюдении всех севооборотных требований приводит к отрицательному значению балансового сальдо по гумусу в первом случае (минус 4739,0 т на всей площади, или 0,53 т в расчете на 1 га,) и к бездефицитному его балансу - во втором. При этом перечень выращиваемых культур на указанной категории пашни в обоих вариантах отличается незначительно, тогда как их удельный вес в структуре посевных площадей существенно разнится. На пахотных землях со склонами 3-5° по вариантам оптимизации использования наблюдаются гораздо большие отличия как по составу культур, так и по соотношению посевных площадей, что соответствующим образом сказывается на величине баланса гумуса - от положительного значения до нулевого. Пахотные угодья, расположенные на склонах свыше 5° ив значительной степени эродированные с низким почвенным плодородием, выводятся из состава севооборотной площади для их сплошного залу-жения, поскольку, исходя из современных научных представлений, в активном обороте не должно быть так называемых «дестабилизирующих угодий», к которым как раз и относят деградированную пашню [18].
При научно обоснованной смене агрофито-ценозов достигается обеспечение такого чередования сельхозкультур в севооборотах, которое по своему влиянию на почвенную среду становится подобным многокомпонентному естественному растительному сообществу - только в первом случае это действие является растянутым по времени, а во втором оно происходит одновременно. Дифференцированное использование пашни в системе разных видов севооборотов повышает эффективность производства растениеводческой продукции без дополнительных материально-денежных затрат путем целесообразного набора культур и их чередования с одновременным созданием условий по рациональному применению удобрений, защите от сорняков, болезней и вредителей, внедрению малоэнергоемких технологий. Обеспечивая высокую гетерогенность севооборотов через сортовое и видовое разнообразие выращиваемых культур, различную временную и территориальную организацию их посевов, применение смешанных посевов и промежуточных культур, тем самым мож-
но достигнуть повышения коэффициента полезного действия фотосинтеза, устойчивости урожайности и продуктивности пахотных земель [19]. Возможности по формированию рационального чередования культур в каждом конкретном хозяйстве имеются значительные, поскольку сложившийся к настоящему времени набор возделываемых культур достаточно широк, а для организации их правильного чередования в наличии есть необходимые научные рекомендации с указанием типовых схем существующих и перспективных видов севооборотов.
Таким образом, совершенствуя структуру использования пашни путем оптимизации доли чистого пара, однолетних и многолетних трав, бобовых культур можно обеспечивать бездефицитный баланс гумуса в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия. Образующийся в этом случае расход гумуса под зерновыми и пропашными культурами, а также чистым паром компенсируется его накоплением за счет сеяных трав, внесения навоза, излишков ботвы и соломы. Формирование положительного сальдо по гумусу всегда связано с сокращением площадей под рыночными, экономически выгодными культурами, что приводит к снижению уровня рентабельности сельхозпроизводства - в ООО «Завет Ильича», например, с 43,7 до 36,9 %. Однако с учетом стоимости прибавки (дефицита) гумуса годовой эколого-экономический эффект от ведения хозяйственной деятельности во втором варианте решения задачи с бездефицитным балансом гумуса на 31,5 % превосходит его значение в первом варианте, не учитывающем условия по воспроизводству почвенного плодородия.
Вывод. Проведенное с применением эколо-го-экономико-математического моделирования на примере реального хозяйствующего субъекта исследование доказывает возможность управления балансом гумуса в севооборотах посредством состава и соотношения возделываемых культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия. Дальнейшее развитие методологии проектирования структуры посевных площадей на основе методов математической оптимизации, в том числе многокритериальных компромиссных решений по гармонизации отраслей растениеводства и животноводства, позволит решать эти задачи в автоматизированном режиме с высоким качеством разрабатываемых проектов и сокращением затрат на их подготовку.
Список использованных источников
1. Методика проектирования и проекты усовершенствованной структуры посевных площадей в хозяйствах различной специализации / Г.Н. Черкасов, Н.П. Масютенко, В.И. Свиридов и др.- Курск: ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2008 - 50 с.
2. Оптимизация структуры использования пашни как важное условие повышения эффективности полевого растениеводства / И.В. Бутко, Д.Е. Ванин, В.И. Свиридов, Н.Н. Петренко // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - № 4. - С. 17-19.
3. Свиридов В.И., Комов В.Г. Формирование рациональной структуры посевных площадей методом оптимального компромиссного программирования // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - № 9. - С.11-13.
4. Кольцов А.А., Свиридов В.И. Обоснование экономически эффективного и экологически безопасного землепользования в сельскохозяйственных организациях // Теоретическая и прикладная экономика.-2016. - № 1. - С. 12-33.
5. Свиридов В.И. Формирование адаптивного землепользования в условиях сельского самоуправления: монография. - М.: Изд-во РГСУ «Союз», 2016. - 184 с.
6. Методика разработки систем земледелия на ландшафтной основе / А.Н. Каштанов, А.П. Щербаков, В.М. Володин и др. - Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 1996. - 132 с.
7. Муха В.Д., Свиридов В.И. Формирование рациональной структуры использования пашни: опыт и проблемы // Международный сельскохозяйственный журнал. - 1999. - № 6. -С. 8 -13.
8. Муха В.Д., Свиридов В.И. Моделирование адаптивного землепользования в условиях склонового рельефа // Доклады РАСХН.- 2000.- № 4. - С. 27-29.
9. Новые схемы севооборотов и усовершенствованная структура посевных площадей для хозяйств зерно - свекло - скотоводческой специализации Центрального Черноземья / Г.Н. Черкасов, А.С.Акименко, В.И.Свиридов и др. - Курск: ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2006.- 36 с.
10. Свиридов В.И., Петренко Н.Н., Свиридова О.В. Моделирование оптимальной структуры использования пашни при разработке новых адаптивно-ландшафтных систем земледелия // Достижения науки и техники АПК. - 2005. -№ 4. - С. 24.
11. Свиридов В.И. Эколого-экономические основы формирования моделей адаптивного использования пахотных земель в условиях эрозионноопасного рельефа: автореф. дисс. ... на со-иск. уч. ст. д-ра с.-х. наук. - Курск: Курск. гос. с.-х. ак., 2000. - 32 с.
12. Черкасов Г.Н., Свиридов В.И., Лихачев А.Н. Совершенствование структуры использования пахотных земель в Курской области // Земледелие. - 2006. - № 3. - С. 27-29.
13. Муха В.Д., Сулима А.Ф., Чаплыгин В.И. Почвы Курской области: учебное пособие. -Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2006. - 119 с.
14. Свиридова О.В. Повышение экономической эффективности использования пашни в условиях ландшафтного земледелия (на материалах Курской области): автореф. дисс. ... на соиск. уч. ст. канд. экон. наук. - Курск: Курск. гос. с.-х. ак., 2006. - 18 с.
15. Свиридов В.И., Свиридова О.В. Региональное землепользование: экономика, экология, управление: монография. - М.: Изд-во РГСУ «Союз», 2007. - 217 с.
16. Научно-практические основы адаптивно-ландшафтной системы земледелия Курской области / Г.Н.Черкасов, Д.В. Дубовик, Н.П. Масютенко и др. - Курск: ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ ФА-НО России, 2017. - 188 c.
17. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах / В.И.Кирюшин, Н.Ф.Ганжара, И.С.Кауричев и др.- М.: Изд-во МСХА, 1993.- 99 c.
18. Кирюшин В.И. Задачи научно-инновационного обеспечения земледелия России // Земледелие. - 2018. - № 3.- С. 3-8.
19. Дудкин В.М. Севообороты в современном земледелии России. - Курск: Изд-во: Курск. гос. с.-х. ак., 1997. - 155 с.
20. Черкасов Г.Н., Акименко А.С. Использование базы данных и программы ЭВМ для автоматизированного проектирования системы севооборотов в хозяйствах различной специализации Центрального Черноземья // Региональный вестник. - 2015. - № 1. - С. 31-32.
21. Долгополова Н.В. Обоснование критериев оптимизации системы обработки почвы в севообороте под основные культуры в условиях ландшафтного земледелия // Региональный вестник. - 2018. - № 2(11). - С. 2-3.
List of used sources
1. Design methodology and projects of an improved structure of sown areas in farms of various specializations / G.N. Cherkasov, N.P. Masyutenko, V.I. Sviridov and others. - Kursk: VNIIZIZZE RAAS, 2008. - 50 p.
2. Optimization of the structure of arable land use as an important condition for improving the efficiency of field crop production / I.V. Butko, D.E. Vanin, V.I. Sviridov, N.N. Petrenko // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2011. - № 4. - P. 17-19.
3. Sviridov V.I., Komov V.G. Formation of a rational structure of sown areas by the method of optimal compromise programming // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2012. - № 9. -P.11-13.
4. Koltsov A.A., Sviridov V.I. Justification of economically efficient and environmentally friendly land use in agricultural organizations // Theoretical and Applied Economics.-2016. - № 1. - P. 12-33.
5. Sviridov V.I. Formation of adaptive land use in the conditions of rural self-government: monograph. - M.: Publishing house RSSU "Union", 2016. - 184 p.
6. The methodology for the development of farming systems on a landscape basis / A.N. Kashtanov, A.P. Shcherbakov, V.M. Volodin and others. - Kursk: Publishing house KSAA, 1996. -132 p.
7. Mukha V.D., Sviridov V.I. Formation of a rational structure of using pas-ni: experience and problems // International S.-kh. magazine. - 1999. - № 6. - P. 8 -13.
8. Mucha V.D., Sviridov V.I. Modeling of adaptive land use in the conditions of a slope relief // Reports of the Russian Academy of Agrarian Sciences - 2000.- № 4. - P. 27-29.
9. New schemes of crop rotations and improved structure of sown areas for farms grain - beet - cattle breeding specialization of the Central Black Earth Region / G.N. Cher-kasov, A.S. Akimenko, V.I. Sviridov and others - Kursk: VNIIZIZE RAAS, 2006.- 36 p.
10. Sviridov V.I., Petrenko N.N., Sviridova O.V. Modeling the optimal use of arable land in the development of new adaptive-landscape farming systems // Achievements of science and technology of agriculture. - 2005. - № 4. - P. 24.
11. Sviridov V.I. Ecological and economic basis for the formation of models of adaptive use of arable land in an erosion-prone landscape: author. diss. ... on a suit. uch. Art. Dr. S.-H. Sciences.- Kursk: KSAA, 2000. - 32 p.
12. Cherkasov G.N., Sviridov V.I., Likhachev A.N. Improving the structure of the use of arable land in the Kursk region // Agriculture. - 2006. - № 3. - P. 27-29.
13. Mukha V.D., Sulima A.F., Chaplygin V.I. Soils of the Kursk region: a textbook. - Kursk: Publishing house of KSAA, 2006. - 119 p.
14. Sviridova O.V. Improving the economic efficiency of the use of arable land in the conditions of landscape farming (on the materials of the Kursk region): author. diss. ... on the competition uch. Art. Cand. econ sciences. - Kursk: KGSA, 2006. - 18 p.
15. Sviridov V.I., Sviridova O.V. Regional land tenure: economy, ecology, management: monograph. - M.: Publishing house RSSU "Union", 2007. - 217 p.
16. Scientific and practical foundations of the adaptive-landscape system of agriculture in the Kursk region / G.N. Cherkasov, D.V. Dubovik, N.P. Masyutenko et al. - Kursk: FSBEI VNIIZIZPE FA-BUT of Russia, 2017. - 188 p.
17. The concept of optimizing the regime of soil organic matter in agrolandscapes / V.I. Kiryushin, N.F. Ganzhara, I.S.Kaurichev et al.- M.: Moscow Agricultural Academy, 1993.- 99 p.
18. Kiryushin V.I. Tasks of scientific and innovative provision of agriculture in Russia // Agriculture. - 2018. - № 3.- P. 3-8.
19. Dudkin V.M. Rotations in modern agriculture of Russia. - Kursk: Publishing house of KSAA, 1997. - 155 p.
20. Cherkasov G.N., Akimenko A.S. Using the database and computer program for automatized design of the crop rotation system in farms of various specializations of the Central Black Earth Region // Regional Bulletin. - 2015. - № 1. - P. 31-32.
21. Dolgopolova N.V. Justification of the criteria for optimizing the tillage system in the crop under the main crops in landscape agriculture // Regional West. - 2018. - № 2 (11). - Pp. 2-3.
