Опыт работы агрохимической службы Новосибирской области в вопросах мониторинга плодородия пашни и создания информационного ресурса о землях сельскохозяйственного назначения

опыт работы агрохимической службы новосибирской области в вопросах мониторинга плодородия пашни и создания информационного ресурса о землях сельскохозяйственного

назначения

П.А. ЧЕКмарЕВ, член-корреспондент рАСХИ, директор Департамента растениеводства, химизации и защиты растений МСХ РФ,

М.И. СТЕПАНОВ, директор ФГУ ЦАС «Новосибирский»

Резюме. В статье рассматривается опыт работы агрохимической службы Новосибирской области, создание информационного ресурса о землях сельскохозяйственного назначения с помощью ГИС-технологий, а также обозначены проблемы плодородия почв и инвентаризации неиспользуемых земель.

Ключевые слова: мониторинг, агрохимическое обследование, ГИС-технологии, программный продукт, банк данных, космические снимки, векторизация, биологизация.

Сегодня проблема снабжения продовольствием, обостряется с каждым днём. Для нашей страны с её просторами и возможностями для сельскохозяйственного производства такой проблемы не должно существовать.

Однако согласно продовольственной доктрине обеспечение населения продуктами собственного производства еще не достигнуто. Поэтому в Доктрине намечены меры по преодолению негативных процессов в сельском хозяйстве и снабжении населения продуктами собственного производства, а также поставки излишков продукции за пределы страны.

Роль агрохимической службы в выполнении указанных задач заключается в мониторинге плодородия почвы, выявлении негативных процессов, происходящих в земледелии, создании информационного ресурса и обеспечении принятия своевременных и результативных мер в вопросах сохранения плодородия почв и, как следствие, увеличения урожайности и валовых сборов сельскохозяйственных культур.

На сегодня агрохимическая служба - единственная служба, в архивах которой есть сведения о результатах агрохимических обследований за предыдущие 45 лет, а также все материалы почвенных обследований (картографический материал, почвенные очерки, хозяйственная оценка земель с определением бонитета почв). К сожалению, в последний раз почвенные обследования проводили институтом «Гипрозем» в 1995 г Однако при агрохимическом обследовании фиксируются данные по опустыниванию, заболачиванию, зарастанию пашни кустарником и лесом, водной и ветровой эрозии, то есть те изменения, которые видны визуально. В свете таких нормативных документов, как Постановление Правительства РФ от 21.04.2010 г № 270 о Федеральной целевой программе «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы и на период до 2013 г» и поручение Правительства РФ от 31 марта 2010 г № ВЗ-П11-1942 «Комплекс мер по повышению эффективности использования земель сельскохозяйственного назначения, по сохранению и повышению плодородия почв в долгосрочной перспективе», а также «Концепция земель сельскохозяйственного назначения и земель, используемых или представленных для ведения

сельского хозяйства в составе земель иных категорий, и формирования государственных информационных ресурсов об этих землях на период до 2020 года» (Постановления Правительства РФ от 30.07.2010 г № 1292-Р) и приказа МСХ РФ от 4 мая 2010 г № 150 «Об утверждении Порядка государственного учёта показателей состояния плодородия земель сельскохозяйственного назначения» на агрохимическую службу России возложены серьёзные задачи по формированию полной и достоверной информации о состоянии и динамике изменения плодородия земель сельскохозяйственного назначения, определению отрицательных результатов хозяйственной деятельности на землях аграрного назначения, выявлению резервов обеспечения устойчивости сельскохозяйственного производства.

Зона обслуживания ФГУ ЦАС «Новосибирский» включает в себя 3,8 млн га сельскохозяйственных угодий, из них 2,01 млн га пашни, протяженность ее с юга на север составляет до 600 км.

По данным Центра на сегодняшний день площадь пахотных почв с очень низким и низким содержанием гумуса в Новосибирской области составляет 909,1 тыс.га, или 28 %. За сравнительно небольшой промежуток времени с 1980 по 2005 гг (25 лет) площади пахотных низкогуму-сированных земель в области увеличились на 6 %. В разрезе административных районов наименее плодородны пахотные почвы Новосибирского района зоны лесостепи Приобья, Маслянинского района зоны лесостепи Присалаирья, Баганского и Карасукского районов степной зоны, где площади низкогумусированных пахотных земель составляют соответственно 58,4, 65,9, 96,3 и 98,9 % обследованной территории. Известно, что низкогумуси-рованные земли, особенно облегчённого гранулометрического состава, подвержены засухе, эрозии, дефляции и другим негативным процессам.

Исследования показали, что в Новосибирской области неуклонно возрастает площадь кислых пахотных почв, которые сегодня занимают 35,2 % от обследованной территории. За период с 1964-2005 гг (41 год) доля почв с пониженной кислотностью (рН<5,0) увеличилась на 23,5 %, что связано в основном с систематическим не компенсированным выносом кальция с урожаем. Особенно подвержены процессам подкисления слабобуферные и низкоосновные почвы подтаёжно-лесной зоны и зоны лесостепи Присалаирья. Так, в Венгеровском районе доля кислых почв составляет 65,8 % от обследованной пашни, в Кыштовском - 97,9 %, в Северном - 93,5 %, в Маслянинском - 83,7 %. Причём в Маслянинском районе площадь сильно- и средне кислых почв, подлежащих химической мелиорации составляет 24,1 %. Этот негативный процесс в известной степени связан с недостаточными объёмами известкования в предыдущие годы и его отсутствием сейчас. Так, в 1981 г в области было произвестковано всего 1,7 тыс. га, в 1990 г - 40 тыс. га, в 1995 г - 5 тыс. га.

Один из основных показателей направленности процессов изменения плодородия почвы - баланс элементов минерального питания.

Устойчивый отрицательный баланс ЫРК в земледелии Новосибирской области отмечается на протяжении последних 18 лет. В 2009 г. он достиг 108,7 кг/га, в том числе на азот приходилось 38,9 %.

Дефицит элементов питания растений напрямую связан с уровнем химизации земледелия. С 1991 г резко сократились объёмы использования минеральных и органических удобрений. Если в 1986-1990 гг на пашне вносили в среднем 31,6 кг д.в./га ЫРК, то в последние годы количество применя-

Рис. 1. Совмещение космического снимка, схемы внутрихозяйственного землеустройства, век-

емых минеральных туков нахо- торных данных и картографического материала по обеспеченности почв подвижным фосфором.

дится на уровне 1,8...5,8 кг/га.

В области крайне низки объёмы использования органических удобрений, составляющие 0,3.. .0,4 кг/га. Вносимых в почву с минеральными и органическими удобрениями элементов питания явно недостаточно для компенсации выноса NPK урожаем и сорной растительностью.

Особую тревогу вызывает постоянный дефицит нитратного азота, который непосредственно участвует в питании растений, формировании урожая и качества зерновых культур. Его дифицит по данным осенней и весенней почвенной диагностики, проводимой Агрохимцентром на протяжении последних 10 лет, стабильно отмечается во всех зонах области по зерновым и пропашным предшественникам, однолетним и многолетним злаковым травам (особенно в первый год распашки). При этом имеющихся ресурсов почвенного азота достаточно для получения 6.14 ц/га зерна в зависимости от зон области. Его недобор, особенно в благоприятные по увлажнению годы, связан как раз с недостаточным внесением азотных удобрений.

Анализ современного состояния и динамики изменения качественных показателей почвы даёт основания говорить о том, что тенденция снижения плодородия сохраняется.

В ЦАС «Новосибирский» оцифрованы и хранятся на электронных носителях схемы внутрихозяйственного землеустройства всеххозяйствзоны обслуживания. Проведена разбивка рабочих участков на элементарные, номера которых не меняются, что позволяет сопоставлять информацию между турами агрохимобследова-ния. По каждому элементарно- Рис. 2. Качество снимков с различным разрешением: а) 1990 г. разрешение 30 м снимки му участку имеется полная ин- LANDSAT; б) 2009 г. разрешение 10 м со спутника Spot 4; в) 2009 г. разрешение 2,5 м «IRS-P5» формация (код ОКАТО области и района; номер бригады, Добиваться высоких результатов центры и станции аг-севооборота и поля; площадь, определённая по космосним- рохимической службы могут только при тесном взаимодей-

Модуль GeoDraw 1.14 и ГеоГраф ГИС 2.0 предназначен для топологической и географически корректной векторизации (оцифровки).

Использование такой системы дает возможность выдавать на печать цветные картограммы по 15 показателям (ма-кро- и микроэлементы, тяжелые металы) не только по результатам сплошного агрохимического обследования, но и выборочно под заказ в границах любого сельскохозяйственного предприятия, в том числе фермерского.

Основной источник для оформления картограмм - материалы внутрихозяйственной оценки земель и схемы землеустройства, векторные изображения которых можно совмещать с космическими снимками местности (рис. 1).

В центре используются схемы внутрихозяйственного землеустройства за 1990 г., когда распаханность земель была наибольшей.

Качество оцифровки во многом зависит от космических снимков и их разрешения. В этом направлении Агрохимцентр сотрудничает с ООО «Инженернотехнологическим центром «Сканекс», который предоставляет космические снимки высокого качества с разрешением 10 м и 2,5 м (рис. 2).

ку; результаты агрохимического обследования).

В Центре освоена трёхмодульная система обеспечения обработки данных агрохимического обследования почв, которая основана на использовании программ ArcView 9.3, DataEast Адгс>Ка11а, GeoDraw 1.14 и ГеоГ раф ГИС 2.0.

Модуль программного пакета ArcView 9.3 используется для ведения картографических баз данных, хранения и анализа результатов оцифровки наземных обследований.

Модуль «DataEast Адго^^» необходим для импортирования информации из программы Ехсе1 в ArcView 9.3, а также проведения агрохимических и иных специальных расчётов, включая комплекс отчётов для МСХ РФ и землепользователей.

ствии с научными учреждениями.

Например, благодаря сотрудничеству с Почвенным институтом им. Докучаева в ЦАС «Новосибирский» были достигнуты положительные результаты в работе по наложению оцифрованного материала на космические снимки. Специалисты этого НИИ помогли освоить программные продукты GeoDraw 1.14 и ГеоГ раф ГИС 2.0.

Сегодня Центр сотрудничает с компанией «DataEast»

- разработчиком геоинформационных систем. В результате такого взаимодействия создан программный пакет «DataEast Адгс»^!^» для самой современной версии ГИС

- ArcGis 9.3, в которой с помощью специального модуля

рис. 3. Исходные маршрутные точки до передачи в GPSmap 60СБх фирмы Garmin и конечные точки после фиксирования географических координат.

CarryMap можно создавать электронные карты и выдавать информацию в электронном виде любому пользователю.

Агрохимическое обследование пахотных земель сегодня проводится с помощью автоматического пробоотборника и GPS-навигаторов с определением географических координат. Маршрутные ходы для GPS-приборов разрабатывают заранее (рис. 3). Прекрасно зарекомендовал себя в работе пробоотборник Nietfeld N2005. Несмотря на мелкокон-турность полей его производительность достигает 1000 га в день. Пробоотборник можно эксплуатировать в течение всего полевого сезона. После появления всходов культурных растений агрохимическое обследование проводят на паровых полях, сенокосах и пастбищах. Использование такого оборудования исключает человеческий фактор и значительно повышает качество отбора проб. Изначально автоматический пробоотборник был поставлен в комплекте с прицепом, но из-за слабой конструкции последнего специалисты Центра провели небольшую доработку и установили оборудование в кузове УАЗа, что можно считать оптимальным решением (рис. 4).

Сегодня одна из злободневных проблем - инвентаризация сельскохозяйственных угодий и возвращение в культурный оборот не используемой пашни. Сегодня в Новосибирской области не обрабаты-Рис. 4. Автоматический пробо- вается более бООтыс.га отборник 1^°°5 (Германия). пашни, о состоянии ко-

торой нет точной информации. Перед агрохимической службой поставлена задача решить эту проблему. Важно определить, какую часть неиспользуемой пашни можно вернуть в оборот без особых затрат, где нужны серьёзные вложения и какую часть необходимо перевести в другие категории земель.

Это очень объёмная и серьёзная работа, которую невозможно выполнить без поддержки как федеральных, так и региональных органов исполнительной власти.

В первую очередь необходимо привлечь службу «Росре-еста», которая могла бы взять на себя функцию определения владельцев земельных угодий.

Совместными усилиями можно было бы составить полную картину использования земель сельскохозяйственного назначения на основе ГИС-технологий.

ФГУ ЦАС «Новосибирский» уже сегодня выполняет эту работу. По отдельным заявкам сельскохозяйственных предприятий сотрудники Центра рассчитывают площади угодий по космическим снимкам и путём выезда на место с GPS-приборами, формируют банк данных агрохимических и почвенных исследований.

С учётом агроландшафтного районирования разработаны программы для расчёта доз минеральных удобрений на основании данных о содержании питательных веществ в почве. Ежегодно перед началом весенне-полевых работ хозяйствам выдаются рекомендации по расчёту урожайности на основе данных о запасах нитратного азота и влаги. Это позволяет сельскохозяйственным предприятиям рационально и с наибольшей экономической эффективностью вносить минеральные удобрения. Альтернативой интенсивному земледелию должна стать биоло-гизация на основе сохранение плодородия почв. Эта задача решается путем введения в севообороты многолетних бобовых трав, оставления и заделки соломы, широкого использования сидератов и конечно применения биопрепаратов. ФГУ ЦАС «Новосибирский» совместно с ООО «Научно-исследовательский центр» п. Кольцо-во 4 года ведёт испытание биологических препаратов Фитоп-8.67 на основе штамма Bacillus subtilis.

За годы исследований они показали хорошие результаты на зерновых, овощных, картофеле и других культурах. При очень низкой стоимости по эффективности препараты могут конкурировать с химическими протравителями, оказывают фунгицидное действие на различные листовые болезни, снимают стресс при химических обработках, оздо-равливают почву.

Сегодня в трёх тестовых хозяйствах регулярно ведутся наблюдения за развитием сельскохозяйственных культур по фенологическим фазам. Эта информация сдаётся в ИКИ, где будет рассчитываться вегетационный индекс NDVI, что в дальнейшем позволит распознавать культуры и определять их урожайность по космическим снимкам.

В целом для выполнения задач, которые поставлены перед агрохимической службой нужны очень серьёзные вложения в материально-техническую базу центров и станций, оснащение их современными производительными линиями и приборами, а также внедрение последних достижений науки и техники. Поэтому необходима серьёзная поддержка не только со стороны федерального бюджета, но и бюджетов субъектов Федерации.

experience of agrochemical service of Novosibirsk region in questions of monitoring of fertility of an arable land and creation of an information resource about lands of an agrocultura appoint ment

P.A. Chekmarov, M.I. Stepanov

Summary. In the article the experience of the work of agrochemical service of Novosibisk regionis considered, creation of an information resource about the lands of agrocultural appointment by means of GIS-technologies, as problem s of fertility of soils and inventory of not used lands are designated.

Key words: monitoring, agrochemical inspection, GIS-technologies, a programme product, a databank, space pictures, vectorization, biologiation.