Теоретические основы эффективного применения современных ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур

УДК 631.17:631.5:633.1

Теоретические основы эффективного применения современных ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур

И.Г. ПЫХТИН, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник

A.В. ГОСТЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук,

зав. лабораторией

Л.Б. НИТЧЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

B.А. ПЛОТНИКОВ, старший научный сотрудник Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии, ул. Карла Маркса, 70-б, Курск, 305021, Российская Федерация

Под ресурсосберегающими агротех-нологиями следует понимать технологии возделывания сельскохозяйственной культуры, обеспечивающие снижение расхода используемых ресурсов (по сравнению с традиционными технологиями) на единицу полученной продукции при условии сохранения плодородия почв. Снижение расхода используемых ресурсов необходимо осуществлять путем оптимизации агротехнологических, управленческих и других приемов (эффективного использования севооборотов, способов основной обработки почвы, удобрений, мелиорантов и средств защиты растений, современной многофункциональной сельскохозяйственной техники и др.). В современных условиях сельхозтоваропроизводителям необходимо переходить на адаптивные ресурсосберегающие агротехнологии, основанные на максимальном использовании почвенно-климатического потенциала местности, научно-обоснованном снижении интенсивности обработки почвы, одновременном выполнении нескольких технологических операций, использовании современных сортов и гибридов интенсивного типа, внесении оптимальных доз минеральных удобрений, мелиорантов, средств защиты растений и прочих приемов. Так как для каждого из приведенных элементов существуют свои методы оценки, необходимо «О их систематизировать и обобщить с целью О комплексной оценки уровня ресурсосбе-сч режения в используемыхагротехнологиях.

Предлагаем оценивать общую степень 2 ресурсосбережения технологии с помочу щью экспресс-оценки, разработанной во ^ ВНИИЗиЗПЭ, основанной на 6 факторах, де каждый из которых представлен в трех § градациях. Для более достоверной оценки 2 ресурсосбережения агротехнологий сле-$ дует использовать расчет энергетической

эффективности, который представляет собой отношение энергоемкости выращенного урожая к суммарным энергетическим затратам технологии.

Ключевые слова: ресурс, ресурсосбережение, ресурсосберегающая технология, зерновые культуры, оценка эффективности, энергетическая эффективность.

Для цитирования: Теоретические основы эффективного применения современных ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур / И.Г. Пыхтин, А.В. Гостев, Н.Б. Нитченко, В.А. Плотников// Земледелие. 2016. № 6. С. 16-19.

Сельское хозяйство - одна из ведущих отраслей экономики Российской Федерации, которая обеспечивает продовольственную и экономическую безопасность страны [1], а также трудовой потенциал сельских территорий [2]. С каждым годом вопросы ресурсосбережения, которое в аграрном производстве представляет собой комплекс организационных, научных, производственных, технологических и экономических мероприятий, становятся все более актуальными и востребованными в связи с новым этапом развития рыночных отношений (вступление в ВТО), существующими санкциями, а также необходимостью повышения конкурентоспособности. Реализация таких мероприятий направлена на повышение эффективности сельскохозяйственного производства на основе рационального использования ресурсов без уменьшения количества и ущерба для качества продукции [3].

Как известно, конкурентоспособность и рентабельность производства сельскохозяйственной продукции, определяется ее ресурсо- и энергоемкостью, объемами прямых и косвенных затрат В последние годы наблюдается ежегодное увеличение такихзатрат вследствие многооперационности агротехнологий, роста цен на энергоносители, технику, минеральные удобрения, средства защиты растений [4]. В сложившихся условиях главная возможность повышения рентабельности агропроизводства-разработка и освоение современных агротехнологий, которые представляют собой междисциплинарный и интегрированный набор приемов и способов, направленных на повышение эффективности потребления ресурсов. На

сегодняшний день это единственная альтернатива дальнейшего стабильного и устойчивого развития сельского хозяйства России. Существующие основные положения ресурсосбережения представлены в ГОСТ Р 52104-2003 [5], но они носят общий характер и к земледелию малоприменимы.

Цель наших исследований - разработка теоретических основ эффективного применения современных ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур.

Сегодня в отечественном земледелии наблюдается чрезмерное использование зарубежных технологий без учета специфики местных условий. Частично это связано с отсутствием механизмов взаимодействия российской аграрной науки с производством, частично - с активной пропагандой и рекламой иностранной сельскохозяйственной техники и достижений селекции. По нашему мнению, преимущество зарубежных технологий заключается в комплексном подходе к решению проблемы ресурсосбережения, нацеленном на эффективную работу каждого используемого ресурса. В таком случае ресурсосберегающую технологию необходимо рассматривать как комплекс приемов, ведущих к снижению потребления ресурсов и повышению рентабельности производства. Поэтому основная цель освоения ресурсосберегающих технологий - не высокие, а устойчивые и более рентабельные уровни урожайности сельскохозяйственных культур. Все внедряемые ресурсосберегающие технологии должны отвечать следующим требованиям: сохранение почвенного плодородия, снижение негативного воздействия на окружающую среду; ведение научно-обоснованных севооборотов; приме-нениесовременныхсортов и гибридов интенсивного типа; снижение энергоемкости технологических приемов и уменьшение их количества путем одновременного выполнения; применение современной энергоэффективной и многофункциональной сельскохозяйственной техники; уменьшение расхода ГСМ и переход на альтернативные источники энергии; использование ресурсосберегающих приемов при обработке почвы, уборке, транспортировке и хранении выращенной продукции; эффективное и рациональное применение средств защиты растений, удобрений и мелиорантов.

Поставленные задачи могут быть решены с помощью следующих мер: отказ от некоторых технологических приемов (например, при использовании технологии «прямого посева», не проводят основную и предпосевную обработку почвы); совмещение технологических приемов и операций (например, современные комбинированные почвоо-

брабатывающие агрегаты способны одновременно выполнять рыхление, выравнивание и прикатывание почвы и др.); использование биопрепаратов (позволяет снизить затраты на удобрения и средства защиты); научно-обоснованное ведение севооборотов, использование сидератов(например, возделывание зернобобовых культур способствует снижению потребности в азотных удобрениях благодаря азотфиксации).

Главные элементы ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур - это био-логизация севооборотов, минимизация обработки почвы, использование новых высокоурожайных сортов и гибридов с разными сроками созревания, рациональное применение органических и минеральных удобрений, мелиорантов, современных высокоэффективных средств защиты растений, техники нового поколения. Каждый из этих элементов может оказывать определённое влияние как на сохранение и сбережение используемых ресурсов, так и на улучшение технологических факторов и условий (рис. 1).

Ориентировочно зерновые культуры в мире возделывают на площади 700 млн га, в том числе около 400 млн га -с использованием ресурсосберегающих технологий. Для эффективного ресурсосбережения необходимо варьирование типами технологий. Как известно, наибольшую урожайность зерновых культур получают крупные сельхозтоваропроизводители, использующие интенсивные технологии.

Проведенные во ВНИИЗиЗПЭ исследования позволили сделать вывод, что для выращивания зерновых и крупяных культур наиболее эффективно применение базовых (нормальных) технологий, ориентированных на 50%-ное использование биологического потенциала сортов, оптимальных доз удобрений и средств защиты растений [6, 7]. Также мы считаем, что нельзя забывать и об экстенсивных технологиях возделывания зерновых культур, способных на плодородных, малозасоренных почвах, после удобренных пропашных культур обеспечивать урожайность на уровне 20-30 ц/га при довольно высокой рентабельности [8, 9].

Другой фактор ресурсосбережения - научно обоснованный способ основной обработки почвы. Его значение особенно велико в экстенсивных технологиях и зависит от степени удобренности культуры и её предшественника, а также фитосанитарной обстановки, сложившейся в поле. Пр этом следует отметить, что применение удобрений, мелиорантов и гербицидов способно свести влияние обработок почвы к минимуму.

Наиболее обоснованный ресурсосберегающий способ основной обработки почвы в современных технологиях возделывания зерновых культур - поверхностная или мелкая безотвальная обработка почвы дисковыми либо комбинированными агрегатами. Использование сельхозтоваропроизводителями этих способов позволило

ощутимо снизить энергетические затраты на основную обработку почвы, а также увеличить временной коридор для ее качественного проведения.

Весьма осторожно следует использовать нулевую обработку почвы. Проведенные нами [10, 11] и другими учеными [12, 13, 14] исследования не подтвердили заявляемых преимуществ такого способа. Поэтому технологию прямого посева можно использовать как отдельный способ в рамках комбинированной системы обработки почвы при соблюдении следующих условий: в зерновых, зернопропашных, либо зернопаропропашных севооборотах с короткой ротацией; не более одного года подряд; при обязательном применении средств защиты растений и повышенных доз минеральных удобрений; преимущественно для зерновых колосовых культур и однолетних трав; при наличии специальной посевной техники и грамотных специалистов.

Ресурсосбережение должно рассматриваться комплексно, так как снижение расхода ресурсов при реализации одного технологического приема может повысить его в последующих технологических операциях. Например, использование технологии прямого посева предполагает отказ от основной обработки почвы, но подразумевает увеличение затрат на удобрения и пестициды, а также может привести к снижению урожайности, тем самым, эффект от экономии может быть нивелирован. Решение вопросов ресурсосбережения следует осуществлять

РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

Биологизация севооборотов

• способствует накоплению азота и лабильного органического вещества в почве;

• улучшает структуру почвы;

• увеличивает инфильтрацию воды в почве;

• улучшает фитоса-нитарное состояние почвы;

• увеличиваетми-кробиологическую активность почвы;

• снижает водную и ветровую эрозию;

• сокращает использование удобрений и пестицидов.

Минимизация обработок почвы

• снижает интенсивность минерализации и потери гумуса;

• способствует исключению фактора времени при подготовке почвы под озимые колосовые;

• увеличивает накопление влаги в почве в засушливых условиях:

• количество дождевых червей,членистоногих и другой почвенной биоты;

• повышает микробиологическую активность в верхнем слое почвы;

• способствует улучшению свойств почвы,её биологическому саморыхлению

и самоочищению.

Новые высокоурожайные сорта и гибриды

• обогащают почву большим количеством растительных и корневых остатков, что способствует улучшению ее гумусового режима

• обладают повышенной устойчивостью к засоренности, поражаемости вредителями и болезнями улучшают фитосанитарные условия в почве.

Рациональное применение удобрений и мелиорантов

Удобрения:

• оптимизируют режимы элементов питания в почве;

• повышают почвенное плодородие.

Мелиоранты:

• нормализуют рН почвенной среды; ограничивают

• накопление радионуклидов в почве.

Высокоэффективные средства защиты растений

• уменьшается давление с.-х. техники на почву;

• предотвращается деформация и уплотнение подпочвенных горизонтов;

• уменьшается распыление почвы;

• повышается производитель-ностьтруда.

Рис. 1. Влияние основных элементов ресурсосберегающих технологий.

О)

Схема экспресс-оценки степени ресурсосбережения в агротехнологиях

Оцениваемый фактор Уровни фактора Оценка, балл

Предшественник нерациональный 0

допустимый наиболее целесообразный 1 2

Основная обработки глубокая / средняя отвальная или безотвальная 0

почвы мелкие безотвальные или поверхностные 1

нулевая (без обработки) 2

Степень удобрен- выше оптимальной 0

ности оптимальная 2

ниже оптимальной 1

Обработка пестици- многократное использование пестицидов 0

дами однократное использование гербицидов и инсекти-

цидов 1

только протравливание семян 2

Техническое обе- техника II поколения (устаревшая однооперационная) 0

спечение агротех-нологий техника III поколения (энергонасыщенная однооперационная) техника IV поколения (многофункциональная) 1 2

Тенденция (ожи- снижение 0

даемая) изменения сохранение 1

потенциального повышение 2

плодородия почвы

Итоговая оценка низкая 0-5

степени ресурсосбережения средняя высокая 6-9 10-12

через обоснование применения агро-технологий возделывания сельскохозяйственных культур, адаптированных к конкретным почвенно-климатическим условиям. С учетом того, что в их состав входит большое количество элементов (размещение культур, обработка почвы, применение удобрений и пестицидов, сельскохозяйственная техника и др.), может существовать множество ресурсосберегающих технологий, благодаря которым в конечном итоге возможно обеспечение аналогичного конечного результата, но разными путями.

Для определения степени ресурсосбережения используемых технологий

можно использовать разработанную во ВНИИЗиЗПЭ схему экспресс-оценки (см. табл.) по шести факторам в трех градациях. Перечисленные факторы занимают главенствующее положение по отношению к остальным агротехно-логическим звеньям при ресурсосбережении и поэтому представляют наибольшую ценность. Для определения принадлежности предшественников к тому или иному уровню фактора следует использовать методическое руководство [15]. Определение степени удобренности и тенденций изменения потенциального плодородия почвы возможно на основе зональных

рекомендаций региональных научно-исследовательских организаций. В целом ресурсосберегающей можно назвать технологию, когда совокупность баллов превышает 6 единиц.

Более достоверные методы определения степени ресурсосбережения в используемых агротехнологиях предусматривают оценку экономической и энергетической эффективности. Расчет экономической эффективности технологии можно проводить с помощью компьютерной программы «Регистр технологий возделывания зерновых культур для условий Центрального Черноземья» [16] (рис. 2).

Энергетическая оценка более объективна, чем экономическая, благодаря отсутствию негативного влияния механизма ценообразования, связанного с постоянно меняющимися курсами валют, стоимостью сельскохозяйственной техники, пестицидов, удобрений и зерна. В качестве критерия энергетической эффективности технологий возделывания сельскохозяйственных культур многие исследователи [17, 18, 19] предлагают использовать коэффициент энергетической эффективности (Ке), который-рассчитывают, как отношение энергосодержания урожая к энергетическим затратам на его производство:

К= Е / Е,

у' с

где Еу - энергетическая ценность урожая, МДж; Ес - суммарные энергетические затраты, МДж.

Источником информации о суммарных энергетических затратах агротех-нологий могут служить региональные

Культура Ячмень

Предшественник Пропашные культуры

Экстенсивная технология: 5J9  5,88; Нормальная технология: 6.44 - Б,78. Интенсивная технология: Ь.ЬВ  7,87

1 Определение возможной себестоимости единицы продукции, лрибытн и рентабельное™ | Примерные объемы усл. эталонных га

N= ПОЗИЦИИ Статьи En. иэм. KOrt-BO Цена. P4Ü Стоитность, руб

1 Планируемая урожайность ц7га 40 500 20000

2 Затраты живого труда чепЛшс 10 100 1360

3 Семена кг 240 15 3600

4 Горючее кг 50 и 1500

5 Смазочные масла КГ 5 150 750

В Азотные ицобренич КГ я 15 900

в Фосфорные удо6р«»мА кг 6D 15 900

Калийные упоорешил кг G0 15 900

7 Гербициды кг 1 воо 800

8 Фунгицицы кг 1 ООО 800

Э Инсектициды кг

10 Регаодангы роста л

11 Амортизация уел зт. га 6,7 100 670

12 Текущий ремонт уел зт. га 6,7 100 670

13 Страховые платежи оуб X X 500

14 Прочие расходы PS6 X X 500

15 Общепроизводстве»ые расходы РУС X X 272

1Б Общехозяйственные расходы руб. X X 544

17 Итого затрат (чб X X 14Б8Б

19 Себестоимость центнера продукции PJ6 X X 367.15

19 Прибыль WS х X 5314

20 Рентабельное! ь производства ^ У! X 38,113

«О

о

N «О

ш

S ^

ф

и

ф

^

2

ш м

Рис. 2. Пример расчета экономической эффективности технологии возделывания ячменя с помощью электронной версии Регистра технологий возделывания зерновых культур для Центрального Черноземья (демонстрационная версия программы http://www.vnizem. k46.ru/5.htm).

регистры технологий возделывания культур, разрабатываемые научно-исследовательскими учреждениями сельскохозяйственного профиля. Например, для условий ЦентральноЧерноземного региона ВНИИЗиЗПЭ предложен такой документ для возделывания зерновых культур [20], в нем приведены сведения о энергоемкости как для каждого агротехнологическо-го приема, так и для 101 технологии возделывания 12 зерновых культур по 11 типам предшественников при 3 уровнях интенсивности.

Степень ресурсосбережения в таком случае будет определяться в зависимости от величины коэффициента энергетической эффективности: менее 1 - ресурсосбережение отсутствует; 1-3 - низкая степень ресурсосбережения; 3-5 - средняя степень ресурсосбережения; более 5 - высокая степень ресурсосбережения.

Таким образом, в сельскохозяйственной практике, как ни в одной из отраслей экономики, существует множество возможностей развития эффективной агротехнической политики, в том числе взаимоисключающих, в плане структуры севооборотов, систем и способов обработки почвы, внесении удобрений, способов защиты растений от вредителей, болезней и др. Такой противоречивости мнений способствуют различия почвенно-климатических условий страны, а самое главное, отсутствие одного варианта решения многих из этих вопросов. Известно много случаев, когда оптимального результата можно достичь разными путями, зависящими от пристрастий того или иного исполнителя. Поэтому ресурсосберегающие агротехнологии в современном производстве должны представлять собой интегрированный управленческий набор научно обоснованных приемов и способов, позволяющий, в конечном итоге, снизить энергоемкость процесса выращивания растениеводческой продукции.

Литература.

1. Воитлева З.А. Роль сельского хозяйства в обеспечении продовольственной безопасности России // Известия Уральского государственного экономического университета. 2011. №5 (Т. 37). С. 177-181.

2. Киселева Н.Н., Папушоя М.С. Ресурсный потенциал сельского хозяйства и специфика его формирования в России // Terra Economicus. 2008. №3-2 (Т. 6). С. 169-173.

3. Вайцеховская С.С. Ресурсосберегающие технологии как основа повышения эффективности мясного скотоводства // Молодой ученый. 2013. №7. С. 148-153.

4. Зинченко А.П. Статистический анализ уровня и динамики производительности труда в сельском хозяйстве // Аграрный вестник Урала. 2008. №2. С. 18-23.

5. ГОСТ Р 52104-2003. Ресурсосбережение. Термины и определения. М: Изд-во стандартов, 2000. 23 с.

6. Дериглазова Г.М., Пыхтин И.Г. Влияние технологий разного уровня интенсивности на урожайность ячменя // Земледелие. 2012. №7. С. 31-33.

7. Пыхтин И.Г., Гостев А.В. Потенциал отдельных технологий возделывания зерновых культур на черноземах ЦЧЗ // Достижения науки и техники АПК. 2007. №4. С. 40-42.

8. Гостев А.В. Агроэкологическая и экономическая целесообразность возделывания озимой пшеницы и ячменя по технологиям разного уровня интенсивности // Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства: сб. докладов Международной школы молодых ученых и специалистов. Волгоград: Нижне-Волжский научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН, 2009. С. 45-50.

9. Черкасов Г.Н., Гостев А.В. Совершенствование технологий возделывания зерновых культур // Сборник докладов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научное обеспечение устойчивого развития АПК в Северо-Кавказском федеральном округе». Нальчик: ГНУ Кабардино-Балкарский НИИСХ Россельхозакадемии, 2013. Т. 1. С. 180-185.

10. Пыхтин И.Г., Гостев А.В. Теоретические основы применения нулевых и поверхностных способов основной обработки почв под зерновые культуры // Информационно-технологическое обеспечение адаптивно-ландшафтных систем земледелия: сб. докладов Всероссийской научно-практической конференции. Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2012. С.241-246.

11. Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г, Гостев А.В. Перспективы использования нулевых и поверхностных обработок в России // Актуальные агросистемы. 2015. №7-8 (31). С. 8-13.

12. Бугаевский В.К., Кильдюшкин В.М., Романенко А.А. Условия эффективности нулевой обработки почвы на Кубани // Земледелие. 2005. №2. С. 21.

13. Результаты изучения нулевой технологии возделывания яровой пшеницы в условиях центральной лесостепи Курганской области / С.Д. Гилев, А.П. Курлов, А.А. Замятин, И.Н. Цымбаленко, Н.В. Степных // Нивы Зауралья. 2012. №2. С.82-85.

14. Каличкин В.К. Минимальная обработка почвы в Сибири: проблемы и перспективы // Земледелие. 2008. №5. С.24-26.

15. Кирюшин В.И., Иванов А.Л. и др. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методическое руководство. М.: ФГНУ «Росинформа-гротех», 2005. 784 с.

16. Регистр технологий возделывания зерновых культур для Центрального Черноземья (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013660929 от 23 ноября 2013 года).

17. Никифоров А.Н. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. М.: ВИМ, 1995. 96 с.

18. Орсик Л.С. Экономическая эффективность технологий возделывания и уборки сельскохозяйственных культур. М.: Эфес, 2001. 72 с.

19. Методология и методика энергетической оценки агротехнологий в агроланд-шафтах. М., 2007. 21 с.

20. Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г, Гостев А.В. и др. Регистр технологий возделывания зерновых культур для Центрального Черноземья. Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2013. 249 с.

Theoretical Basis for Effective Application of Modern Resource-Saving Technologies of Grain Crops Cultivation

I. G. Pykhtin, A.V. Gostev, L. B. Nitchenko, V.A. Plotnikov

All-Russia Research Institute of Arable Farming and Soil Erosion Control, ul. Karla Marksa, 70-b, Kursk, 305021, Russian Federation

Summary. Resource-saving agricultural technologies are considered to be technologies of crop cultivation, that reduce the consumption of resources used (compared to a conventional technology) per unit of the obtained products with maintaining of soil fertility. The reduction of the used resources should be done through the optimization of agro-technological, management and other methods (effective use of crop rotations, tillage methods, fertilizers, ameliorants and plant protection products, modern multifunctional farm equipment, etc.). Under modern conditions agricultural producers have to adopt adaptive resource-saving agrotechnologies, based on maximum utilization ofsoil-climatic potential of the territory, scientifically substantiated use of minimum soil processing, simultaneous execution of several technological operations, the use of modern crop varieties and hybrids of an intensive type, the application of optimal rates of mineral fertilizers, ameliorants, plant protection products and other practices. As each of these elements has its own methods of evaluation, it is necessary to systematize and to generalize them for comprehensive assessment of the level of resource saving in the agricultural technologies used. We propose to evaluate the total degree of resource saving of a technology with the help of quick evaluation, developed in the All-Russia Research Institute of Arable Farming and Soil Erosion Control, based on six factors, each of which is presented in three gradations. For more accurate evaluation of resource-saving of the agrotechnologies the calculation of energy efficiency, represented as the ratio of the energy capacity of the yield grown to the total energy cost of the technology, should be used.

Keywords: resource, resource saving, resource-saving technology, grain crops, ef-fiency evaluation, energy efficiency.

Author Details: I.G. Pykhtin, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; A.V. Gostev, Cand. Sc. е (Agr.), head oflaboratory(e-mail: gav33@list.ru); Л L.B. Nitchenko, Cand. Sc. (Agr.), senior research ф

fellow; V.A. Plotnikov, senior research fellow.

' ' CD

For citation: Pykhtin I. G., Gostev A.V.,

Nitchenko, L. B., Plotnikov, V.A. Theoreti- ф

cal Basis for Effective Application of Modern z

Resource-Saving Technologies of Grain Crops o?

Cultivation. Zemledelie. 2016. № 6. Pp. 16-19 0

(in Russ.). 2

6