7Инновационные технологии посева зерновых культур

Введение

Ежегодно из сельскохозяйственного оборота выбывает не менее 15 млн. га почв. Из них: 8 млн. га – за счет отчуждения, 7млн. га – в результате техногенной деградации. Потери гумуса составляют 0,62 т/га/год!:

Интенсивная механическая обработка почвы по состоянию на 2008 год дала следующие негативные факторы:

Эрозия почв, 42,6 млн га

Засоление, 45,4 млн га

Заболачивание, 26,0 млн га

Дефляция (разрушение), 26,4 млн га

Переуплотнение, 83,9 млн га

УПЛОТНЕНИЕ ПОЧВЫ ХОДОВЫМИ СИСТЕМАМИ ТРАКТОРОВ ПОСТОЯННО УВЕЛИЧИВАЕТСЯ

Если принять площадь поля 100%, то площадь следов от ходовых систем техники может составлять 200-300 %.

Многочисленные проходы МТА по полю могут составлять до 20 раз. Общее переуплотнение почвы приводит к потере урожайности до 40-60%.

Ежегодный прирост эродированных земель - 400-500 тыс.га.

Потери плодородной почвы от эрозии составляют 15-20 т/га в год.

Потеря 2,5 см плодородного слоя почвы с 1 га эквивалентна потерям: 980 кг азота, 200 кг фосфора, 3500 кг калия.

Интенсивная механическая обработка почвы не позволяет повысит урожайность культур. По статистике в России в среднем урожайность зерновых культур не превышает 27 ц/га.

Культура Средняя по России В лучших хозяйствах Мировые рекорды

Пшеница 27 67 192

Ячмень 23 81 188

Овес 18 54 263

Средняя урожайность зерновых культур по Кемеровской области до внедрения прямого посева колебалась в пределах 12-14 ц/га.

1 ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТРАДИЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

1.1 Положительные и негативные стороны

Максимально «развернутая» технология возделывания с интенсивной механической обработкой почвы

При этом интенсивно использовались севообороты с паровыми полями, которые могли составлять до 25% о общей площади пашни. Таким образом большая площадь земли находилась в открытом состоянии, что не благоприятно сказывалось на некоторые показатели, которые будут рассмотрены далее.

Примерный состав культур севооборота

НЕГАТИВНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАДИЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ:

1. Интенсивная механическая обработка, многочисленные проходы

Интенсивная механическая обработка, многочисленные проходы приводят к дефляции и уплотнению почвы.

В Кемеровской области в результате длительного периода применения отвальной обработки почвы потеряно ее значительное первоначальное, естественное плодородие. В первую очередь произошло снижение наиболее активной части почвы - гумуса. Использование минимальной обработки почвы…нивелирует главное противоречие "безумия пахаря" - получение высоких урожаев полевых культур через разрушение почвенного плодородия. Основную роль в этом процессе отводится снижению до разумного уровня механического воздействия на почву, возврату ей не продуктивной части урожая - соломы, заделке сидератов.

Перекопка и глубокая вспашка с оборотом пласта разрушает пористую структуру почвы. Это тоже самое, что превратить кирпичный дом в груду битого кирпича.

Для того, чтобы сохранить плодородие почвы, необходимо отказаться от перекопки почвы и ее глубокой вспашки с оборотом пласта. Это поможет избежать излишней минерализации гумуса. Для восстановления плодородия почвы необходимо постоянно вносить в нее органические вещества. Не сжигать солому, а измельчать ее и разбрасывать по полям. Не выбрасывать ботву, сорняки, траву и кухонные отходы на помойку, а компостировать и/или вносить в почву в качестве мульчи.

2. Оборот почвенного пласта приводит к засоренности посевов

3. Эмиссия почвенного углерода

Эмиссия почвенного углерода приводит к минерализации гумуса .

Количество и качество органического вещества почвы – гумуса в значительной мере определяют ее основные свойства: запас питательных веществ, т. е. уровень потенциального плодородия почвы, водный режим и степень аэрации, емкость поглощения, буферность и др.

При возделывании сельскохозяйственных культур без удобрения содержание гумуса уменьшается и падает плодородие почвы. Причина этого — усиленная аэрация почвы при механической обработке и вынос азота растениями, что приводит к минерализации гумуса и уменьшению его запасов в почве.

Состояние почвы также имеет большое значение для инфильтрации. Поверхность голой почвы непосредственно подвергается ударам дождевых капель. Дождь уплотняет почву, а также смывает мелкие частицы в открытые трещины и отверстия. Таким образом, во время дождя инфильтрация в почву, лишенную растительности, уменьшается. Густой растительный покров защищает поверхность почвы от уплотнения и препятствует переносу частиц почвы каплями дождя. Корни растений также сохраняют пористость почвы и способствуют инфильтрации.

6. Ухудшение аэрации

Ухудшение аэрации в результате повышения влажности почвы, ее уплотнение, образование так называемой корки на ее поверхности и целый ряд других причин приводят к снижению окислительно-восстановительного потенциала почвы. Ухудшение аэрации приводит к азотному голоданию растений. При азотном голодании растения замедляют рост. Листья приобретают, светло-зеленую окраску, а затем желтеют и отмирают. Стебли тонкие, твердые, волокнистые; такой же окраски, как и листья. Рост замедляется, цветение опаздывает, бутоны осыпаются.

1.2 Некоторые суждения о необходимости замены традиционной технологии на другие ресурсосберегающие

Суждение 1. Николай Косолап доцент Национального Аграрного Университета Украины (НАУУ) убежден, что пахари обрабатывают почву больше для себя, чем для культур. Большинство механических приемов обработки почв преподносились как средство приведения физических свойств почв в соответствие с биологическими требованиями культур, в действительности же, одна операция производится для того, чтобы создать благоприятные условия для выполнения следующей операции.

Например, для задержания и накопления влаги ортодоксы традиционного земледелия с осени пашут поля. Однако достичь цели им так и не удастся. Более того, увеличив площадь испарения (за счет гребнистого рельефа поверхности) и оставив почву открытой, они создают оптимальные условия для интенсивного испарения влаги весной. В системе No-till, как и в природе, влагу сохраняют пожнивные остатки.

Исправить результаты своей осенней деятельности пахари спешат весной: они выравнивают почву, объясняя это необходимостью закрытия влаги (хотя подсушивание верхнего слоя почвы значительно уступает по эффективности мульчирующему слою). На самом же деле они вынуждены это делать исходя из требований техники. На вспаханном поле сеялка не сможет качественно посеять культуру.

Отечественным аграриям сложно поверить в то, что пахота всего лишь агрономический миф 20 века, а пахари не могут быть не земледельцами. Хотя бы потому что «делать землю» означает сеять на ней что-то: земля происходит от зелени. Отмирая, зеленая масса дает жизнь новому ростку. Только таким, естественным путем создается плодородие, основное средство производства в сельском хозяйстве. И если в промышленности основные средства производства со временем можно заменить, то с землей гораздо сложнее. Мы должны работать так, чтобы естественное плодородие почв как минимум не снижалось. У нас же из-за интенсивности традиционных технологий почва деградирует в пятнадцать раз быстрее, чем происходит процесс ее образования.

«Многие из приверженцев глубокой вспашки очутились в положении человека, который, убивши курицу, несущую ему золотые яйца, думал сразу разбогатеть. Но глубоко вспаханная земля родить не хочет», - так рассуждал Иван Овсинский.

На сберегающее, самовосстанавливающееся земледелие Европа, Австралия, Северная и Южная Америка начали массово переходить еще в семидесятых годах. В Канаде не пашут ни одного гектара. В США 90% посевных площадей не пашут отвально. Там успешно внедрили наш отечественный опыт непризванного у нас агронома И. Овсинского. Но, как говорят, в своем Отечестве нет пророка... Вместо этого плужники отстаивают, как свое исконно русское, «достижение» немецкого ученого Р. Саккса. А в Канаде считают, что изобретение им отвального плуга нанесло больше вреда, чем все немцы во второй мировой войне.

Отечественные производители должны понимать, что дальше пойдут те, кто быстрее перестроится. В условиях глобализации экономики мы не сможем производить продукцию, которая будет стоить дороже, чем на мировом рынке. Сейчас Россия по уровню урожайности зерновых занимает одно из последних мест в мире (13-16 ц/га), а по затратам - впереди планеты всей.

Занимаясь восстановительным земледелием, мы восстанавливаем и плодородие наших почв, и конкурентоспособность сельского хозяйства, и Россию в целом.

Суждение 2. На сегодняшний день в мире сложились следующие основные типы технологий по интенсивности производства:

Простые (нормальные, традиционные) технологии используются в хозяйствах РФ с низким уровнем доходности, кадрового обеспечения и, как правило, рассчитаны для регионов с невысоким ландшафтным потенциалом, преимущественно для степных и засушливых районов. Потенциальные возможности технологий по урожайности - до 20 ц/га. Техника для реализации простых технологий слабо ориентирована на почвозащитную обработку и в основном представляет собой дешевые агрегаты старых поколений машин

Интенсивные технологии рассчитаны на более глубокие знания и требуют вовлечения в процесс производства сельскохозяйственной продукции минеральных удобрений, использования мало объемных средств защиты растений от болезней, вредителей и сорняков в зависимости от порога их вредоносности, дифференцированного внесения препаратов в различные фазы развития растений с работой агрегатов по технологической колее. Этот тип рассчитан на благоприятные по увлажнению ландшафты. Их потенциал по урожайности зерновых культур составляет 30-40 ц/га

• Высокие (высокоинтенсивные ресурсосберегающие)технологии являются самым современным типом, за ними стратегическое будущее конкурентоспособного сельского хозяйства России. Они рассчитаны на наиболее благоприятные ландшафты страны, прежде всего, районы Северного Кавказа и европейского Предуралья. С их помощью реально получать урожаи зерновых 50-60 ц/га. Техника для этих технологий обеспечивает сберегающее землепользование, точное управление процессами возделывания сельскохозяйственных культур, уборки урожая и его хранения. Как правило, эта техника контролирует качество выполняемых технологических операций с учетом изменяющихся условий ландшафта и оптимизирует использование всех видов ресурсов.

Таким образом, проблема ресурсосбережения в сельскохозяйственном производстве решается путем использования современных технологий, обновления процессов производства и перехода на более дешевые энергетические ресурсы (газ), что имеет принципиальное значение для повышения конкурентоспособности российских сельхозтоваропроизводителей.

Роль современных технологий в развитии национальной экономики сформулирована в докладе Правительства РФ: "Основные направления государственной политики в области науки, технологий и техники до 2008 года". В докладе выделяются два направления, затрагивающие необходимость перехода на современные технологии сельского хозяйства с рекомендациями по развитию целого спектра критических технологий:

• экология и рациональное природопользование;

• энергетика и энергосбережение.

До недавнего времени в России не придавалось большого значения проблемам воздействия интенсивной обработки почвы на окружающую среду. Наличие дешевой рабочей силы, низкие цены на расходные и горюче-смазочные материалы не способствовали применению ресурсосберегающих технологий.

В настоящее время темпы развития современных ресурсосберегающих технологий в России значительно отстают от общемировых, например, по технологиям сберегающего земледелия обрабатывается менее 2% сельскохозяйственных угодий. Медленное освоение сберегающих технологий в стране на фоне роста цен на материальные и особенно энергетические ресурсы является причиной постоянного повышения себестоимости сельскохозяйственной продукции, что негативно сказывается на уровне рентабельности и конкурентоспособности отечественных сельскохозяйственных товаропроизводителей. Поэтому осуществление мер по использованию современных ресурсосберегающих технологий, в конечном счете, будет определять устойчивость развития АПК России.

Суждение 3. В условиях рыночной экономики наиважнейшими факторами эффективности хозяйствования становятся экономическая целесообразность и конкурентность производимой продукции.

Одной из причин низкой конкурентоспособности отечественного сельскохозяйственного производства являются чрезмерные издержки на возделывание культур, объясняемые отставанием в научно-техническом вооружении, применением устаревших технологий и высокоэнергоемких технических средств.

В структуре себестоимости растениеводческой продукции основная часть затрат имеет технологическое и техническое происхождение, поэтому совершенствование технологии, улучшение технических средств являются важнейшими факторами научно-технического прогресса. Особый интерес представляют интенсивные технологии, особенно удачно использующие физические, химические и биологические факторы, а также технические возможности машин, оборудования и механизмов. Напрямую с технологическим фактором связан технический, основанный на технических возможностях современных машин. Технический фактор особенно актуален в связи с крайне неудовлетворительным состоянием обеспеченности хозяйств техникой и все возрастающей ее стоимостью.

Внедрение ресурсосберегающих технологий представляется весьма актуальным также с точки зрения экологии, ввиду катастрофического уменьшения запасов энергопроизводящего сырья. Недооценка экологических факторов уже привела к очень неблагоприятным изменениям в экологической обстановке, снижению плодородия почвы, загрязнению окружающей среды.

Условия хозяйствования в наши дни ориентированы на получение экономической выгоды от вложения средств в освоение технологии, современную технику, образование, применения других инновационных разработок.

Становится очевидным, что традиционные методы ведения хозяйства, применение высокозатратных энергоемких технологий и устаревших низкоэффективных моделей машин не могут обеспечить получение конкурентоспособной продукции. Только инновационная стратегия предприятия является определяющим фактором выживания.

В период кризисных явлений в АПК, связанных с проблемами энергетического и финансового характера, важным моментом является переход на ресурсо-энергосберегающие технологии производства сельскохозяйственной продукции - это база современных интенсивных систем земледелия.

Существующие механизированные технологии возделывания основаны на интенсивных методах обработки почвы, требуют использования мобильных агрегатов, для работы которых нужен самый дорогой энергоноситель - жидкое топливо, природные запасы которого ограничены, а потребление и стоимость постоянно возрастают. Происходящие изменения организационных и экономических условий на селе отразились на технологии возделывания основных сельскохозяйственных культур. В этих условиях производители заинтересованы в сокращении затрат на их производство.

Важнейшим показателем производства становится энергоемкость. При выборе технологии главное внимание обращается на экономические аспекты хозяйствования, на возможность более рационального использования имеющейся в хозяйстве техники, экономию горюче-смазочных материалов.

Механизированные технологии возделывания и уборки сельскохозяйственных культур должны быть приспособлены к условиям регионов и хозяйств, обеспечивать сбережение материальных, энергетических и трудовых ресурсов на всех этапах производства, учитывать опыт, наличие технических возможностей товаропроизводителя, а также финансовые возможности по приобретению основных и оборотных средств производства.

Если нужно приобретать новые машины, оборудование, то необходимо подбирать универсальную, менее энергозатратную технику, способную выполнять различные работы, удобную в эксплуатации, безотказную и, по возможности, дешевую.

В условиях дефицита материальных и финансовых ресурсов актуальной задачей является изыскание резервов уменьшения ресурсо-и энергоемкости и, следовательно, себестоимости продукции растениеводства, а в целом повышение эффективности сельскохозяйственного производства.

Совершенствование технологий возделывания культур осуществляется в направлении уменьшения количества технологических операций и обрабатываемого слоя почвы.В земледелии все более широкое распространение получают нетрадиционные приемы, в том числе минимальной и нулевой обработки почвы с использованием машин нового поколения, обеспечивающих сокращение затрат энергоресурсов и труда.

Основу современной технологии возделывания сельскохозяйственных культур составляет оптимизация их возделывания. Прогрессивная технология осуществляется на базе знаний биологических особенностей роста, развития и использования агротехнических приемов, разработанных научными учреждениями и накопленных практикой.

2 Технологии Mini - Till и No - Till

2.1 История развития технологии No-till

Различные сельскохозяйственные орудия, применяющие технологию плоскорезной обработки почвы без оборота пласта позволяют рыхлить почву, подрезать корни сорных растений и, что является тоже немаловажным, защищать почву от ветровой эрозии. Поскольку в засушливую погоду в Ростовской области очень часто бывает ветреная погода, слой почвы, обработанный с оборотом пласта может быть сильно подвержен выдуванию. Если же почва обрабатывается без оборота пласта, на поверхности остаются пожнивные остатки растений, части сорных растений, которые значительно снижают скорость ветра в самом нижнем, околопочвенном уровне, а также задерживают частички почвы, которые ветру все-таки удается сорвать с места. С другой стороны, подобная обработка почвы, когда на поверхности остаются части растений, пусть даже в измельченном виде, позволяет получить в некотором роде «теплоизоляционное одеяло», которое предохраняет почву от перегрева днем.

Кстати, как отмечал русский земледелец, агроном Иван Овсинский, это теплоизоляционное одеяло будет способствовать не только защите от перегрева и сохранению влаги в почве, но и ее накоплению. Об Иване Овсинском, пожалуй, можно сказать несколько слов поподробнее. Сегодня во многих странах применяют ресурсовлагосберегающую технологию, которой дали название No-till.

Новой технологию No-till не назовешь, потому что еще 6 тысяч лет назад люди применяли беспахотную обработку почвы и прямой посев. С помощью деревянного кола в земле они делали отверстие, бросали туда семя и закрывали его травой, не переворачивая почву. Такой предельно простой безотвальный метод использовали еще в доисторический период и получали 200-300 центнеров зерновых с гектара! (С.Н. Крамер «История начинается в Шумерах»).

В девятнадцатом веке о безотвальной технологии начали говорить в Европе, на рубеже столетий научные труды о новом земледелии появились и в Российской империи. Их автор, Иван Овсинский, смог в Бесарабии, а затем в Подольске увеличить урожаи с 8 до 80 ц/га. При этом он сделал урожай гарантированным, повысил плодородие почв и вчетверо сократил затраты труда и средств. Преимущества безотвальной обработки спустя полвека отстаивал Терентий Мальцев, который проводил свои опыты в Зауралье. Его вывод - структура почвы восстанавливается, если продолжительное время не подвергается интенсивной обработке. Самовосстановление почв в период покоя происходит в результате активности живых организмов. Наш современник Федор Моргун, а так же целый ряд отечественных и зарубежных ученых предостерегают, что за последние восемь десятков лет пахота привела к двукратному уменьшению содержания гумуса в почве.Единственная возможность остановить деградацию почв - это применение не нового, а всего лишь хорошо забытого беспахотного земледелия. Реализовать его в промышленных масштабах удалось в середине 20 века благодаря инновациям и техническим решениям.

История современного No-tillа началась с изобретения англичанами в 1955 году гербицида, который мог уничтожать все сорняки. Это позволило фермерам США отказаться от плуга: не переворачивая почву, фермеры уничтожали сорные растения гербицидом сплошного действия и сеяли культуры. Так, гербицид позволил реализовать главный принцип No-till - полностью отказаться от механической обработки почвы. Но гербицид не стал изобретением исключительно под «No-till. Практику химического уничтожения сорняков тут же подхватили пахари и дополнили ею свой арсенал агромероприятий. Сторонники традиционной плужной обработки почвы активно используют гербицид как дополнительный метод борьбы с сорняками в послеуборочный период.

Для тех, кто отстаивает прямой посев и беспахотное, сберегающее земледелие гербицид не стал панацеей в системе контроля сорной растительностью. Бесплужники не ограничились его действием. Рэнди Андерсон, специалист по борьбе с сорняками из Южной Дакоты (США) считает гербицид «скорее альтернативным вариантом, чем непременным требованием для успешного земледелия».

После долгих наблюдений за природой сорняков, тщательного изучения биологии и экологии культурных растений, удалось создать систему управления сорняками и достичь удивительных результатов. Со временем количество сорняков на посевных площадях настолько уменьшается, что можно и вовсе отказаться от использования гербицидов. Воспользовавшись этим, многие фермеры Америки и Европы перешли от беспахотного к биологическому земледелию, исключающему химическое вмешательство.

При традиционной обработке почвы снижения сорной растительности не происходит: закапывая одни семена, землепашцы откапывают другие, которые были заделаны в более глубокие пласты раньше. Доцент Национального аграрного университета Украины Николай Косолап приводит данные о том, что уровень потенциальной засоренности почв за последние десять лет существенно вырос. Сегодня в пахотном слое площадью 1 га насчитывается более миллиарда семян сорняков. Любой механический способ обработки уничтожает только вегетирующие сорняки, одновременно стимулируя прорастание следующей порции семян. Поэтому пахота не решает проблемы потенциальной засоренности полей.

Технология No-till предусматривает несколько уровней борьбы с сорняками. Во-первых, сорнякам противостоит мульчирующий слой из пожнивных остатков. Если при традиционной технологии обработки почвы после уборки урожая земля остается пустой, то создаются благоприятные условия для прорастания сорной растительности. А при No-till семена сорняков не могут взойти из-за пожнивных остатков, которые покрывают почву.

Во-вторых, очень хорошие результаты дает посев промежуточных культур. Алелопатические выделения сидератов, которые высевают после уборки основной культуры поля перед уходом в зиму, действуют подобно средствам защиты растений.

Иногда прибегают к «зеленому пару»: очень густо высевают многолетние кормовые культуры, которые не дают произрастать сорняку. Через два года количество семян сорняков в почве по сравнению с первым годом сокращается как минимум в три раза.

В основе экологического контроля над сорняками при технологии No-till - система севооборотов. Специалист в этой области Рэнди Андерсон для снижения густоты произрастания сорняков советует чередовать озимые и однолетние культуры. Разные сроки посева и уборки этих культур дают возможность аграриям предотвратить либо процесс становления сорного растения, либо процесс формирования семян.

Чтобы увеличить конкурентоспособность сельхозкультур по отношению к сорнякам, Рэнди Андерсон рекомендует вносить удобрение точно в полосу посева, сеять в установленные сроки, повышать посевные нормы культур и уменьшать междурядье. Кстати, на этом настаивал Иван Овсинский. Он писал: «Нужно бы, значит, найти способ посадки хлебного зерна густо, но, вместе с тем, каждое зерно отдельно, поодиночке. К счастью, теперешняя техника настолько стоит высоко, что этот вопрос может быть разрешен надлежащим образом».

Идеалист Мэт Хэгни, технический эксперт из США считает, что надлежащим образом этот вопрос не решен до сих пор: «Совершенное оборудование для беспахотного земледелия еще не создано и даже еще не разработано. Мы всегда ограничены своими концепциями, экономикой и физическими законами».

История преодоления физических законов и поиска технического совершенства началась 60 лет назад. Первыми снова оказались англичане. Они разработали первую в мире дисковую сеялку для прямого посева. Три диска этой машины позволяли производить прямой посев: первый диск разрезал пожнивные остатки, а два других следом раздвигали семенное ложе, куда укладывалось семя. Но англичане не смогли в полной мере воспользоваться плодами своего изобретения. Отцом технологии No-till принято считать американского фермера Гарри Янга. Благодаря английской сеялке в 1962 году он первым применил технологию No-till в собственном хозяйстве.

Современные технические средства и технологические решения позволяют производить посев, защиту и уборку с/х культур с наименьшими затратами. Вычеркнув из списка агрономических операций пахоту и даже культивацию, «бесплужники» просто сеют и собирают урожай. Кажущаяся простота решения столь сложной задачи отпугивает сторонников традиционной технологии, они все время пытаются найти какой-то подвох. Но разве может быть подвох в том, что система земледелия воспроизводит природные механизмы саморегуляции почвы.

Ошибка произошла, когда человек решил вмешаться в естественные процессы, чтобы ускорить и улучшить их. Для этого была создана целая инфраструктура производств: технического обеспечения, средств защиты растений, удобрений. Но почему никто и никогда не подсчитывал, сколько же переплачивает пахарь за надуманные операции и агрономические мероприятия? Ведь природа создала уникальный механизм саморегуляции: в почве налажено собственное производство всех питательных веществ, существует собственная система защиты растений и воспроизводства плодородного слоя. По сути, сберегающее земледелие - это земледелие при ограниченном вмешательстве человека в природные процессы.