В течение всей своей истории человечество искало пути, чтобы обеспечить себя пропитанием. Это одна из серьезнейших проблем и сегодня. В развивающихся странах до сих пор не могут справиться с голодом.
Ожидается, что в последующие 40 лет численность мирового населения достигнет девяти миллиардов и для обеспечения потребности в питании производство продовольствия необходимо будет увеличить вдвое. На Западе уже с 1960-1970-х годов на уровне элит говорят о необходимости остановить рост народонаселения планеты и даже сократить его. Якобы для того, чтобы решить проблему надвигающейся нехватки ресурсов. В противовес этому прогрессивные сельхозпроизводители и ученые работают над повышением плодородия почвы, ведь земля может накормить всех.
Почва — важнейший природный ресурс, который не только обеспечивает нас питанием, но и в целом регулирует нашу жизнедеятельность за счет циклов углерода, азота и воды. Именно поэтому здоровье почв определяет и наше здоровье.
Основатель института почвоведения, выдающийся ученый-почвовед МГУ-РАН Глеб Добровольский разработал концепцию эколого-генетических функций почв в биосфере и учения о педосфере как самостоятельной оболочке планеты, которая была положена в основу новой парадигмы в почвоведении — экологического почвоведения. Он хотел, чтобы мы, наконец, осознали, что почвенный покров – это не только наша незаменимая продовольственная база, которую никогда не восполнит ни океан, ни гидропоника, что почва – это среда нашего непосредственного обитания, фактор выживания человека на этой планете. «Почва — неотъемлемый компонент всех наземных систем и биосферы. Именно она обеспечивает циклический характер воспроизводства жизни на суше. Деградация почвенного покрова, прогрессирующего во всем мире, грозит разрушить «экологический щит земли». (Г.В. Добровольский).
Однако человечество буквально уничтожает свой главный источник жизни и питания. По данным ФАО, площадь сельскохозяйственных угодий на Земле составляет 1 млрд. 417 миллионов 701 тысяча га (около 9% от поверхности суши), из которых 33% находятся в состоянии деградации в результате эрозии, уплотнения и засоления, вымывания органических и питательных веществ, подкисления, загрязнения и других процессов, связанных с нестабильной практикой управления земельными ресурсами.
Что касается России, то в последние годы агропромышленный комплекс демонстрирует стабильный рост, но при этом в отрасли нарастает целый ряд системных проблем, среди которых системная деградация почв. Ученые почвоведы бьют тревогу: эродированные земли уже достигли 60% от площади всех сельскохозяйственных угодий, и эта площадь ежегодно увеличивается на 500 тысяч гектаров. Ежегодно в южных регионах и Поволжье учащаются пыльные бури.
Академик Г.В. Добровольский охарактеризовал опасную ситуацию с деградацией почв в мире как «тихий кризис планеты». Академики А.Л. Иванов и А.А. Завалин называют процесс снижения плодородия сельхозземель фатальным: «почва теряет способность к восстановлению».
Другая проблема, напрямую связанная со снижением плодородия земель, — наше здоровье. Россия занимает одно из самых низких мест по продолжительности жизни и одно из самых высоких по потреблению медицинских препаратов на душу населения. По статистике, объем фармацевтической индустрии только за 2019 год составляет свыше 400 млрд. рублей.
Во всем мире фермеры, ученые, компании-производители химических препаратов для растениеводства работают над одним проектом — больше дешевой некачественной еды. А фармакологическая отрасль развивается за счет борьбы с последствиями этой «дешевой еды», поскольку пища, которую мы потребляем, практически лишена питательных веществ. Клетке человека ежедневно необходимы 28 аминокислот, которые должны поступать одновременно. Получается, что ежедневно человек недополучает то, что необходимо его организму. И тогда на «помощь» приходят лекарства. 50% населения Земли имеет проблемы со здоровьем из-за неправильного питания, выход один — сделать его более полезным для человека.
Мировое сообщество сегодня осознает существующую проблему, поэтому активно разрабатываются и внедряются концепции и методы стабильной и эффективной оптимизации систем земледелия. Именно к таким подходам относится почвозащитное и ресурсосберегающее земледелие (ПРЗ), которое в последние годы широко пропагандируется и внедряется в мире, в том числе и на территории Российской Федерации.
ФАО определяет почвозащитное и ресурсосберегающее земледелие (ПРЗ) как подход к управлению агроэкосистемами, способствующий устойчивому сельскохозяйственному производству, снижению энергои трудозатрат, повышению эффективности использования почвенных и водных ресурсов.
Основными принципами ПРЗ являются:
- нулевая обработка почвы (ноу-тилл, прямой посев);
- разнообразие севооборотов;
- постоянное покрытие не менее 30% поверхности почвы растительными остатками.
В основе ПРЗ — сохранение почвенного углерода. Почвенный углерод имеет решающее значение для здоровья почвы, ее плодородия и экосистемных услуг, в том числе производства пищевых продуктов, поскольку является катализатором всех процессов в почве: химических, биологических, физических.
Почвосберегающее земледелие, обеспечивающее секвестрацию углерода, применяют сегодня во многих регионах России, наиболее системно в Белгородской области, республике Башкортостан, Крыму, Алтайском крае.
По экспертной оценке, ПРЗ сокращает выбросы СО2 до 80%, что особенно актуально ввиду ратификации Парижского соглашения.
В совокупности с биологическими методами почвосберегающие технологии предотвращают эрозию и деградацию почв, повышают ее плодородие, сохраняют влагу, защищают от неблагоприятных погодных условий, что позволяет снижать затраты на дополнительные методы химической защиты растений и удобрения и производить продукцию с улучшенными экологическими характеристиками.
Приверженцев почвозащитного и ресурсосберегающего земледелия в нашей стране нельзя назвать первооткрывателями, тем не менее, сложности, которые выпадают на их долю, сравнимы с проблемами первопроходцев и миссионеров, особенно в методическом и научном направлениях. Основная причина — отсутствие исследований, методик обучения этой технологии, и единственная возможность получения знаний — обмен опытом между российскими и зарубежными сельхозпроизводителями.
Немного истории
В России почвозащитная технология имеет богатую, более чем вековую, историю. Концепцию прямого посева предложил Иван Овсинский еще в конце 19 века.
С освоением целинных земель в нашей стране в 1950– 1960-е гг. остро обозначились проблемы потери почвенного плодородия из-за водной и ветровой эрозии. Особенно сильно пострадали степные ландшафты, подвергнутые массовой распашке. В то время была разработана почвозащитная система Т. С. Мальцева, внедрённая им в 1950-е годы в колхозе «Заветы Ленина» в Шадринском районе Курганской области.
Научный и практический опыт почвосбережения в степной зоне получил продолжение в 1970-е во ВНИИЗХ в Целиноградской области, где под руководством академика ВАСХНИЛ А.И. Бараева была разработана почвозащитная система земледелия, основанная на системе севооборотов и безотвальной обработке. Это научное наследие и по настоящее время эффективно используется в системе земледелия Казахстана. Интересна практическая деятельность, которая велась на Украине: благодаря безотвальной почвозащитной технологии земледелия, которая широкомасштабно внедрялась доктором сельскохозяйственных наук Ф.Т. Моргуном, учеными, специалистами и крестьянами, на Полтавщине в 1974-1988 гг. было дополнительно получено 3 миллиона 50 тысяч тонн зерна. Экономия горючего за эти годы составила 119 тысяч тонн, а чистая прибыль — 678 миллионов рублей (по ценам того времени, когда буханка хлеба стоила 20 коп.).
В 1998 году в Самарской области была реализована областная программа «Совершенствование производства зерна в Самарской области с применением ресурсои влагосберегающих технологий»: сложные почвенно-климатические условия, дефицит влаги, частые засухи, потеря плодородия почв
заставили искать новые нетрадиционные решения в растениеводстве. Внедрению программы способствовало также изучение российского опыта Овсинского, Бараева, Мальцева, Моргуна и обширного зарубежного опыта по использованию почвозащитного и ресурсосберегающего земледелия, в том числе северных провинций Канады.
В рамках программы внедрялись технологии мульчированного и прямого посева, было поставлено 50 комплектов современной техники — тракторов, сеялок для прямого посева, опрыскивателей, разбрасывателей минеральных удобрений, комбайнов. Были также созданы Ассоциация производителей зерна, лизинговая компания, консультативная служба, куда были привлечены канадские специалисты, в течение пяти лет обучавшие российских сельхозпроизводителей каждому этапу технологии ноутилл. В отдельных хозяйствах, где сохранялась управленческая и кадровая стабильность, программа показала хорошие результаты: увеличилась урожайность, снизились затраты, повысилось плодородие почв. К 2006 году площадь под ресурсосберегающими технологиями составляла 600 тысяч гектаров.
В программе, в том числе, принимал участие колхоз «Советская Россия», но его агрономы новой технологии не приняли. Во время перестройки колхоз прошел серию банкротств. На разрушенной инфраструктуре «Советской России» и было создано наше предприятие — ООО «Орловка-АИЦ».
На протяжении 5 лет предприятие, наряду с зерновыми культурами, занималось производством семенного картофеля. Были сделаны крупные инвестиции в приобретение высокотехнологичного картофельного оборудования. Однако жесткие климатические условия и низкие цены на картофель на фоне необоснованных решений Минсельхоза РФ по широкомасштабному стимулированию его производства привели к большим убыткам.
Достойные, стабильные цены на продукцию, превышающие затраты, во многом определяют успешное развитие сельского хозяйства. Россия же в рейтинге ФАО занимает лидирующие позиции с точки зрения волатильности цен на сельхозпродукцию. Причина — в отсутствии контроля за балансом производства и потребления. Такая политика губительна для устойчивого развития и внедрения инноваций в сельском хозяйстве, достижения экономической эффективности, сохранения почв и окружающей среды.
Трудности переходного периода и первый этап внедрения ПРЗ
Когда мы начали внедрять почвозащитное и ресурсосберегающее земледелие (ПРЗ), площадь обрабатываемых земель составляла 1000 гектаров. Ежегодно вводились в оборот новые земли, для чего проводилась дорогостоящая рекультивация. Внедрение технологий проходило с большим трудом: отсутствие знаний, потребительское отношение сотрудников, безответственность, неверие в успех мешали работе. Самым сложным оказалось сформировать профессиональный коллектив, нацеленный на выполнение общих задач, а также подготовить методики для внедрения технологии.
Научно-практических рекомендаций по технологиям прямого посева в России не разработано, поэтому пришлось самим создавать инструкции по каждой операции для специалистов и механизаторов и обучать их основам ресурсосберегающих технологий, и теоретическим, и практическим. Система ресурсосберегающего земледелия представляет собой комплексный подход, главная цель которого — восстановление естественных циклов в почве.
К основным принципам, которые способствуют достижению этой цели, относятся: подбор севооборотов, подбор семян и гибридов для данных почвенно-климатических условий, определение нормативов посева, строгое соблюдение дисциплины обработки химическими средствами защиты растений, умеренное использование минеральных удобрений, применение микроэлементов.
Нашему предприятию понадобилось пять лет, чтобы внедрить эти принципы в производство.
Эффективный севооборот, подбор семян и гибридов
Сегодня мы обрабатываем около 4000 гектаров земли. Чтобы добиться оптимизации севооборота, проведена огромная работа. Мы сразу отказались от пара, искали варианты эффективных культур для севооборота — как основных, так и в последние годы — покровных.
Подбираем районированные сорта и гибриды, чувствительные к данной технологии, с высокой степенью кустистости, подходящие для наших почвенно-климатических условий, которые хорошо себя зарекомендовали. Семена приобретаются в основном элитные, иногда суперэлита.
Опытным путем пришли к исключению из севооборота кукурузы — из-за её подверженности заморозкам и озимой пшеницы — из-за неустойчивости климатических условий.
Мы одними из первых ввели в оборот сою. Хотя соя в наших условиях имеет средний потенциал урожайности, ее цена на рынке пока позволяет получать прибыль. Кроме того, соя накапливает азот, который служит дополнительным удобрением для последующей культуры.
Наш севооборот: соя — твердая пшеница — подсолнечник — сорго — ячмень. По 30% площади распределены между соей, твердой яровой пшеницей и подсолнечником. Оставшиеся 10% делятся между ячменем, зерновым сорго (диаграмма).
Твердую пшеницу мы выбрали потому, что эта культура традиционно возделывается в нашем климатическом поясе и цена на нее значительно выше по сравнению с мягкими сортами.
Мы также выращиваем подсолнечник. Особую роль здесь играет выбор подходящих для данных условий ранних гибридов, чтобы дать культуре время максимально вызреть до уборки.
Начали вводить в оборот сорго. У этой культуры высокий потенциал, и ее потребление в мире увеличивается с каждым годом.
Хорошо вписывается в севооборот ячмень. Мы используем канадский сорт, который зарекомендовал себя в наших условиях. Изучаем люпин, коноплю, полбу.
На собственных ошибках убедились, что нарушение севооборота чревато финансовыми убытками.
Нормы высева
Для всех культур используем пониженные нормы высева, которые мы разработали на основе опыта канадских и американских ученых и фермеров. Сою с междурядьем 35 см высеваем в норме около 600 тысяч семян на гектар, твердую пшеницу — порядка 2,5 миллиона семян на гектар, ячменя — около 2 миллионов семян на гектар. По сравнению с традиционной технологией, эти показатели на порядок ниже (Таблица 1).
Предпосевная подготовка семян
Сейчас мы строго придерживаемся правил обработки семян надежным химическим препаратом, подобранным на основе анализа семян и рекомендаций специалистов ВНИИФ. Наряду с химической защитой, мы также применяем биологические средства обработки семян: грибково-бактериальные препараты, инокулянт (Хайкоут) для сои, микроэлементы. Однако мы столкнулись с несовместимостью Хайкоута и микроэлементов, поэтому очень важно учитывать и этот фактор.
В 2020 году мы использовали наряду с химическими и биологические препараты при защите ячменя и твердой пшеницы.
Внедрение основных минеральных удобрений и микроэлементов
Мы провели полное агрохимическое исследование почв, отправляли анализы в США и Германию. Было выявлено разбалансированное состояние почвы, дефицит азота, серы и микроэлементов, особенно цинка и меди. Фосфора в почвах достаточно, но он находится в недоступной форме.
Сера важна для обеспечения почвенных метаболических процессов. Большое количество серы, как правило, уходит из почвы вместе с урожаем, и потери составляют 10-30 кг/га в зависимости от возделываемой культуры. Высокая потребность в сере характерна для бобовых и злаковых культур, поэтому с 2020 года мы начали применять аммиачную селитру с серой.
Физиологическая роль цинка заключается в активации многих ферментативных реакций. Путем участия в поддержании целостности биологических мембран этот элемент отвечает за устойчивость растений к патогенам. Цинк повышает жарозасухои морозоустойчивость культур путем стабилизации их дыхания, а также способствует утилизации фосфора.
Для внесения микроэлементов мы используем два метода: обработку самих семян и обработку посевов по вегетации. Минеральные удобрения мы применяем с большой осторожностью, учитывая их высокую стоимость и негативное влияние на биоту.
Соблюдение технологии обработки химическими средствами защиты растений
Важнейшую роль в повышении урожайности, качества продукции и экологичности производства играет строгое соблюдение мер химической защиты семян и растений. Потери из-за нарушений технологии обработки химическими СЗР на зерновом и масличном клине в масштабах страны достигают 1 трлн. рублей. В свою очередь, строгое соблюдение правил обработки СЗР позволяет значительно повысить урожайность (до 50%), снизить нагрузку на почву и окружающую среду.
В первые годы мы теряли урожай и несли убытки из-за нарушений технологии обработки химическими средствами растений в основном из-за отсутствия у механизаторов знаний и практических навыков работы. Учить их было негде. Чтобы добиться точечного воздействия на сорняки, вредителей и болезни и не нанести ущерб окружающей среде, необходима подготовка опрыскивателя, грамотный выбор форсунок, регулировка шлангов, использование навигационного оборудования, подруливающих устройств. Нужно правильно выбрать алгоритм работы с учетом соблюдения нормативов, pH воды, температуры воздуха, скорости и направления ветра. Необходимо соблюдать нормативы внесения СЗР. Нужны знания, дисциплина и ответственность механизаторов. Поэтому ежегодно, перед каждым посевным сезоном, мы организуем специализированное обучение. Два года назад мы начали проводить обучение с привлечением специалистов из Германии (компания «Lechler» — ведущий мировой производитель форсунок и распылительного оборудования), специалистов «Щелково-Агрохим», BASF, Amazone и «Пегас-Агро». Создали обучающий фильм по обработке средствами защиты растений. Наряду с обучением, мы разработали и выдаем механизаторам инструкции по обработке каждой культуры химическими СЗР и требуем ее строгого выполнения. Все технические специалисты ежегодно участвуют в обучающих семинарах. У нас сформирована бригада по обработке СЗР и назначен ответственный инженер. Создан растворный узел, где смешиваются и выдаются механизаторам готовые растворы СЗР.
Растворный узел представляет собой цифровую систему, которая обеспечивает жесткий контроль за соблюдением технологии смешивания и рациональным расходом.
Важную роль сыграло и внедрение технологии параллельного вождения, для чего мы приобрели и используем подруливающие устройства, автопилоты и систему FieldIQ. Эта система позволяет равномерно обрабатывать посевы, исключать пропуски и перекрытия, снижать уплотнение почвы от проходов техники и экономить средства.
Полезен опыт Германии, где организовано систематическое обучение фермеров и специалистов, работающих на опрыскивателях: без прохождения обучения и получения сертификата к данной операции специалист не допускается. К тому же, в отличие от России, техническое состояние опрыскивателей контролируется в Германии соответствующими структурами. Фермеры должны регулярно проверять технику на спецстанциях.
Аналогичная практика внедряется в Белгородской области и Республике Татарстан (школа по обработке СЗР в Казанском ГАУ). Таким образом, есть все возможности использовать практику немецких коллег и в России. Все зависит от ответственности руководства региона за свою территорию.
Техника
При выборе посевной техники необходимо учитывать три важнейших аспекта:
- грамотное обращение с растительными остатками;
- правильное «открытие и закрытие» борозд с соответствующим уплотнением стенок вокруг семян;
- точное размещение семени на нужную глубину и на соответствующем расстоянии.
Каждый год на рынке появляются новые технологии, однако самое важное — хороший всход. Именно ровный всход семян — главный залог урожайности, на котором и следует сконцентрироваться. Нужно также понимать, что в местах проезда сельскохозяйственной техники уровень урожайности значительно снижается. При контакте почвы с колесами повышается риск уплотнения, в результате чего теряются преимущества от сужения рядов. Поэтому необходимо минимизировать риск избыточного уплотнения или разрыхления почвы.
В идеале посевная техника должна двигаться по четко установленной колее при оптимальном распределении веса для снижения давления на почву, что сегодня представляет серьезную проблему, поскольку посевная техника становится более тяжелой и давление распределяется преимущественно в центре. Однако для решения этой проблемы сегодня создаются специальные системы навигации для согласованного проезда, которые используются и в нашем хозяйстве.
Мы используем российскую технику и учитываем, в первую очередь, доступность запчастей, наличие оперативной сервисной службы, и, безусловно, стоимость. Для уборки урожая мы применяем комбайны «Ростсельмаш» и бункер «Лилиани», который снижает потребность в КАМАЗах и уменьшает уплотнение почвы. Все комбайны снабжены измельчителями соломы.
Мы используем сеялки трех видов: анкерная 6-метровая сеялка Amazone Primera DMC, отечественные стерневые сеялки СС-6.0 производства республики Башкортостан, а также сеялку MaterMacc для кукурузы и подсолнечника. Для нас приоритетны требования к качеству посева: соблюдение норм высева, глубины посева, ширины междурядий, внимание к бесперебойной работе высевающих аппаратов, семяпроводов и сошников.
Применяем опрыскиватели — Amazone UG3000, «Гварта» и «Титан». Все опрыскиватели — с шириной захвата 24 метра, объемом бака 3 тыс. литров, производительностью до 20 га/ч. Вся самоходная техника снабжена подруливающими устройствами и системой контроля внесения материалов и нормирования подачи семян Trimble® Field-IQ. Сегодня это залог эффективной работы на всех этапах полевых работ. В результате мы добились чистых от сорняков посевов, снижения заболеваемости растений, роста урожайности.
Для эффективной организации работы хозяйства мы используем комплексную цифровую платформу для управления агробизнесом «Агросигнал», позволяющую автоматизировать все процессы учета, связанные с обработкой площадей, графиками смен персонала, созданием индивидуальных и групповых планов и отчетов по работе техники, распределению ресурсов, перемещением грузов и обеспечительных мер. Также мы регулярно составляем аналитические отчеты, чтобы проанализировать каждую проведенную операцию для принятия решений в будущем.
Все поля нашего хозяйства оцифрованы, что позволяет использовать навигацию, вести мониторинг движения транспорта.
Мы также используем в работе российскую метеостанцию.
Порядка 10% площади земель — орошаемые. Ежегодно орошается около 400 гектаров. Около 250 гектаров обслуживаются стационарными машинами американской системы орошения кругового движения Valley. В дополнение имеются отечественные дождевальные машины типа «Фрегат» и мобильные системы катушечного полива.
Для быстрой диагностики ситуации на полях мы осваиваем беспилотные летательные аппараты и изучаем возможности ультрамалообъемной авиации для обработки посевов.
Первый этап освоения ПРЗ и цифровизации предприятия, освоен, но это только начало бесконечного пути развития.
