Наука о повышении урожая
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
ТАСС, 6 сентября. Российские ученые с помощью математического моделирования нашли оптимальные сценарии ирригации картофеля и сахарной свеклы. Благодаря этому можно будет увеличить урожай при снижении расхода воды, пишет пресс-служба МГУ им. Ломоносова.
Задачей исследования было не только увеличение урожайности культур, но и снижение потерь воды при неэффективном поливе. Это необходимо, с одной стороны, для экономии водных ресурсов, а с другой — для снижения влияния удобрений, попадающих в водоемы. Так, при высоких объемах полива эффективность использования воды растениями снижается, а объем вымываемых минеральных удобрений в грунтовые воды увеличивается.
Как отмечают авторы работы, дополнительно математическая модель позволяет "проигрывать" различные качественные сценарии изменения урожайности на основе данных долгосрочных исторических погодных наблюдений. "Таким образом, можно оценивать долгосрочные эффекты, которые могут проявиться при постоянном использования тех или иных стратегий эксплуатации хозяйства", – сказал один из авторов работы, доцент МГУ Сергей Матвеев.
В процессе поиска оптимальной стратегии полива был использованы мощности российского суперкомпьютера "Жорес". В результате ученые определили, что существующие стратегии можно улучшить их в пределах 10-12%, что является весьма значимой цифрой.
"Мы надеемся, что наши рекомендации, полученные в результате моделирования, можно будет передать в опытные хозяйства для проведения масштабного полевого эксперимента. В то же время мы рады даже тому факту, что нам удалось в очередной раз продемонстрировать, что существующие сценарии ирригации, используемые в сельском хозяйстве, все еще возможно улучшить в сторону уменьшения расхода пресной воды", – сказала Мария Пукальчик, еще один автор исследования, старший преподаватель Сколковского института науки и технологий.
Основной целью любой сельскохозяйственной деятельности, связанной с выращиванием растений, является получение хорошего урожая. Высокая урожайность зависит от множества факторов: свойств почвы, оптимального выбора сортов растений, ухода за посевами, правильного применения технологий при возделывании культур и др. Поэтому для того чтобы значительно повысить урожайность, необходимо провести следующий комплекс мероприятий.
Повышение плодородия почвы.
Осуществить это можно несколькими путями.
- Внесение удобрений. Дополнительные питательные вещества будут способствовать росту плодов и растений,нормализуют баланс микроэлементов в почве и увеличат сопротивляемость культур к переменчивым погодным условиям иразличным заболеваниям.
- Применение передовых технологий и современной сельскохозяйственной техники в системе обработки почв. Различныеприемы позволят сохранить верхний слой почвы плодородным на более продолжительное время.
- Широкая мелиорация земель. Сюда входит осушение и орошение почв, их гипсование и известкование, укреплениесыпучих песков и др.
- Проведение противоэрозионных мероприятий по борьбе с разрушением верхних слоев почвы.
Соблюдение сроков посева культур.
Результатом выбора оптимальных сроков посева станет формирование выносливых и конкурентоспособных по отношению к вредителям культур, а также снижение вероятности развития болезней растений и высокая урожайность. Для определения оптимального времени посева необходимо:
- знать общую продолжительность вегетации растения и ее соответствие климатической зоне;
- соблюдать требования возделываемых культур к температуре почвы и потреблению влаги;
- учитывать засоренность посевов.
Использование семян высокого качества, наиболее урожайных сортов и гибридов.
От этого зависит реализация потенциала того или иного сорта сельхозкультур. Приобретайте семена исключительно у проверенных производителей, пользующихся хорошей репутацией – они обеспечат хорошую всхожесть.
Правильный уход.
Важным фактором повышения урожайности являются предпосевная обработка почвы, боронование, вспашка, своевременное проведение посевной, защита растений от болезней, вредителей и сорняков, регулярные работы по улучшению плодородия почв. Повысить урожайность также способна обработка всходов растений ретардантами, способными не только ускорить рост, но и значительно облегчить уборку.
Соблюдение севооборота.
Грамотный севооборот будет способствовать пополнению питательных веществ почвы, лучшему использованию удобрений, защите почвы от эрозии, предупреждению распространения вредителей, сорняков и болезней. Агрономы знают, что культуры следует чередовать друг с другом – так в почве будет создан оптимальный баланс элементов питания, следовательно, увеличится урожайность последующих культур.
Прогнозирование погодных факторов.
Качество сельскохозяйственной техники.
Производительность труда на поле напрямую зависит от количества и качества сельхозтехники. Стоит своевременно обновлять износившиеся элементы для того, чтобы избежать поломки в ненужный момент. Только с помощью бесперебойно работающего оборудования можно повысить урожайность посевов – неравномерная и несвоевременная обработка ведет не только к простою техники и излишним временным затратам, но и к потере ощутимой части растениеводческой продукции.
Увеличение урожайности – это контролируемый процесс, которым можно самостоятельно руководить и при необходимости корректировать. Придерживайтесь основных рекомендаций, используйте только проверенные средства и препараты, и по окончании сезона Вы сможете собрать богатый урожай.
Корневые гнили - бич современного земледельца, появляется абсолютная зависимость от применения постоянно дорожающих средств химической защиты растений.
-Почвенное плодородие (естественное (природное) плодородие) – один из бесплатных ресурсов природы (наравне с солнцем, дождями, воздухом), которыми мы можем пользоваться, - говорит Александр Харченко. – Второй источник ресурсов - платный: ГСМ, полив, удобрения минеральные и органические, семена, средства защиты растений и т.д. И нужно выстроить такую систему, чтобы бесплатного в урожае было больше, а платного – относительно меньше.
Нынешняя модель российского АПК уходит своими корнями к середине 1960-х, продолжает эксперт. До того времени российская аграрная наука шла по пути внедрения методов агробиологии. Но потом Никита Хрущев съездил в США и привез оттуда индустриальную интенсивную систему Нормана Борлоуга. Под нее в 60-е была создана государственная индустрия минеральных удобрений, которые в те времена стоили очень дешево. Тогда за 1 кг. зерна давали 3 кг. фосфорных удобрений, а сейчас только 200 г.
- Лучший сорт или гибрид.
- Максимум минеральных удобрений.
- Химзащита.
- По возможности полив.
Такое сочетание вначале применения дает довольно быстрый рост урожайности. Природное начало при применении высоких доз минеральных удобрений и особенно полива игнорируется. Но постепенно почвы, как показала жизнь, деградируют. Возникает зависимость агрария в применении все большего и большего количества минеральных удобрений, эффективность применения которых при биологической деградации почв неуклонно снижается. Корневые гнили – бич современного земледельца, появляется абсолютная зависимость от применения постоянно дорожающих средств химической защиты растений. К тому же, если цена на ГСМ и удобрения растет быстрее цен на зерно, рентабельность начинает стремиться к нулю.
-И мы застряли в этом круге представлений, когда пытаемся найти выход в решении насущных проблем в растениеводстве! – утверждает глава НПО Биоцентр. – Чему посвящены все наши предпосевные совещания? Тому, что будем сеять, какими дорогими семенами, по какой цене в этом сезоне селитра, дизтопливо, и хватит ли денег на гербициды и другую химию? Это тупик. Я не говорю, что модель Нормана Борлоуга плоха! Нам просто на нее перестало хватать денег. Что делать в такой ситуации? Мы стали изучать альтернативные модели земледелия,
Корневые гнили зерновых культур
Что такое токсикоз почвы? Это когда плесневые грибы захватывают почвенный горизонт, а для того, чтобы сохранить свое господство, они используют свое химическое оружие – вещества-микотоксины, которые накапливаются в почве и не дают развиваться полезным микроорганизмам, а также отравляют растения. Аграрий в последние годы часто сталкивается с проблемой, что все необходимое растениям он дал, а растения плохо растут и нет той должной отдачи от минеральных удобрений, которые он использовал.
Давая небольшое количество питательных веществ, актуальных именно для конкретной фазы, можно серьезно сэкономить на удобрениях.
Второй элемент системы – работа с пожнивными остатками. При отсутствии развитого животноводства КРС (которое, кстати, в советские годы балансировало систему Нормана Борлоуга) сейчас едва ли не единственный источник органического вещества на полях – это стерня и солома, остающиеся после уборки урожая. Но они приносят проблемы – до 75% инфекционного начала сохраняется именно на соломе. Изменить ситуацию можно: достаточно опрыскать солому специальным сложным микробным составом, и спустя некоторое время она превратится в биомассу полезных микроорганизмов. А накопленные в почве плесневые грибы уйдут – будут вытеснены полезными микробами – конкурентами.
Наконец, четвертый элемент системы — это применение технологии ноу-тилл и стрип-тилл. Сейчас существует две модели – бразильско-аргентинская (для регионов с достаточным количеством осадков) и австралийская, которую сейчас активно адаптируют в степях Канады (для регионов с недостаточным увлажнением). Причем любая из них должна быть адаптирована для конкретного региона, оговаривается Александр Харченко, поскольку просто прямой перенос этих моделей невозможен – существует много факторов, специфичных для данной местности, но главное - в условиях меняющегося климата альтернативы этой системы нет.
Есть несколько агроприемов взаимодополняющих друг друга:
- Алтайский край – самый большой кусок плодородной земли за Уралом, а урожайность в соседних регионах выше. Почему?
- Дело в климате?
- По кислотности, по питательным веществам, гумусу они очень похожи на наши. Но там более умеренная температура, осадки выпадают равномерно. У нас выше качество зерна, а соседи собирают урожая больше. В Канаде получают более четырех тонн зерна с гектара на каштановых почвах, что есть и у нас. Все дело в осадках. В Канаде они распределяются равномернее чем у нас на таких же каштановых почвах в Кулунде. А росток как ребенок. Его в первый месяц нужно обеспечить влагой и питательными веществами. А у нас в первый месяц после посева часто засуха, а в сенокос – льет.
Отряды плодородия
- Климат меняется очень медленно и мало зависит от человека, а вот на качество почв человек повлиять может. Как?
- Агрохимия. Начало моей научной деятельности в 1965 году совпало с внедрением химизации на Алтае. В 70-е годы наша страна занимала первое место по производству удобрений. Была создана агрохимическая служба, включающая зональные лаборатории агропромхимии в каждом районе, оснащенные техникой для перевозки удобрений и их применению. Зональные лаборатории делали и сейчас проводят диагностику свойств почвы на наличие гумуса, калия, фосфора и микроэлементов. Исследовалась структура верхнего плодородного слоя гумуса.
- Чем алтайские почвы отличаются от других?
- Наши почвы возникли на лёссах, лёссовидных суглинках, покровных глинах богатых калием. В отличие от европейских почв имеют много глинистых минералов, которые придают определенный минеральный состав. Однако в них не всегда хватает фосфора, кстати в наших почвах он появился в результате ветровой эрозии из соседнего Казахстана. Азот формируется в результате жизнедеятельности растений, накапливается за счет минерализации гумуса и поступает с осадками. Эти элементы и формируют показатели плодородия почвы. Для поддержания баланса всех этих элементов питания в семидесятых годах при районных агропромхимиях были созданы отряды плодородия, которые проводили комплексное агрохимическое окультуривание полей или сокращению КАХОП. Обследование полей, усовершенствование техники для локального внесения удобрений и научно-обоснованные нормы, проведение химической мелиорации почв позволили на рубеже восьмидесятых-девяностых годов получить редкий по качеству урожай зерновых – 1 и 2 классов по14-15 центнеров с гектара. К началу нового века стали исчезать агропромхимии в районах, финансирование из бюджета химической мелиорации сократилось, разрушилась система орошения, количество удобрений из-за отсутствия сельскохозяйственной цены на них резко уменьшилось. Как следствие, на сегодняшний день 46% алтайских почв являются малогумусированными, четверть пашни имеет кислую среду и недостаток серы, кальция, магния и микроэлементов.
Гранулы не пахнут
- Нас спасут удобрения?
- В крае ежегодно накапливается около 6 млн. тонн продуктов жизнедеятельности с/х животных и птицы, а используется как органические удобрения до 0,5 млн. тонн. Остальное – удар по экологии. Казалось бы, используйте эти природные дары, но здесь возникает целый ряд трудностей. Органика в отличии от неорганических удобрений вносится тоннами. Минеральные удобрения мы можем распределить по 100-200 килограммов на гектар, а навоз измеряется десятками тонн. При этом нужно сразу после распределению по полю запахать, иначе уже на второй день он теряет до 70% ценных веществ. На гектар овощных культур или картофеля необходимо минимум 30 тонн навоза. Вот вам сложная логистика – нужен караван машин, нужна техника для заделки и прочее. Сегодня у большинства хозяйств такой возможности нет или в силу внедрения No-Till, запрещающей запашку.
- Где выход?
- Биоутилизация и гранулирование. Большой животноводческий комплекс, а рядом маленький цех, который обрабатывает навоз или помет и превращает его в гранулы. А гранулированное удобрение может быть использовано в любом количестве, в любое время. У ученых Алтайского государственного аграрного университета давно есть технологии, есть проект - внедряй хоть завтра. Опыты говорят, что урожайность зерновых культур и картофеля серьезно увеличивается и не уступает минеральным удобрениям.
- Есть мнение, что свиной навоз лучше не использовать.
- Как правило, отталкивает запах, но, когда этот продукт жизнедеятельности проходит гранулирование, запах исчезает. Речь конечно же идет о твердом навозе или его твердой фракции.
Сено-солома
- Удобрение навозом – многовековая традиция. Есть ли другие недорогие органические способы?
- После уборки зерновых на полях остается солома. Именно она позволяет сохранить гумус. Стерня защищает от эрозии, сохраняет влагу, позволяет накапливать азот. Увеличивается слой гумуса, усиливается биологическая активность почвы. Нет возможности оставлять солому – высаживайте на поле сидеральные культуры (рапс, сурепицу, горчицу, зеленую редьку). И здесь открываются удивительные возможности – убрали рожь, овес на сено и сразу посадили сидеральные культуры, которые выдерживают осенние низкие температуры. В итоге два урожая с одного поля, при этом сидеральные культуры улучшают структуру почвы, обогащают ее органическими веществами, накапливают азот и борются с сорняками и болезнями.
Золотая грязь
- Одна из ваших научных публикаций посвящена дефекату. Что это такое?
- Что мешает вернуть этот эффективный способ?
- Одна бюрократическая трудность - дефеката нет в федеральном реестре химикатов разрешенных к применению. Вместо него нужно везти доломитовую муку из тьмутаракани, за которую дают 30 % дотацию, а не использовать свой продукт, как это делает сахарный завод в Черемном, где активно используется дефекат на полях своих подсобных хозяйств. Мы на залежах золота сидим. У нас на Бийском и Алейском заводах дефекатом в свое время дороги отсыпали.
Сложные удобрения
- Исключить полностью из средств защиты растений фунгициды, инсектициды нельзя. Пример - колорадский жук. Он к нам пришел с семенами из Украины и Беларуси. И если с ним не бороться инсектицидами, погибнет >70% урожая. Но важно подбирать яды, которые разлагаются в течении месяца. Обработал в период цветения и яд не уйдет в корнеплоды. В свое время применяли ДДТ и ТХЦ Г, у которых продукты распада опасней, чем сам препарат. Они разлагаются от 29 до 100 лет. Сейчас все больше новейших сложных удобрений. Статистика дает интересные цифры – 5 лет назад большую часть удобрений в Алтайском крае закупали для нормализации недостатка азота. Теперь азотные и сложные удобрения со всеми макроэлементами закупаются примерно 50 на 50.
Целина
- Спустя 65 лет после освоения целинных и залежных земель пришло переосмысление этого Всесоюзного почина. Было ли это благом для алтайских полей?
- Целина подняла благосостояние человека. Ее освоение позволило накормить страну хлебом. Строились заводы, появлялись рабочие места. Заведующий кафедрой почвоведения нашего института Николай Васильевич Орловский еще в конце 50-х годов предостерегал – не все почвы можно распахивать. Так получилось и с целинными землями. Появилось много солончаков вторичного типа, и большинство освоенной тогда целины, сегодня используются как много веков назад как пастбище для скота.
Помечтаем
- Футурологи рисуют картину технократического будущего, когда к каждому ростку будет подведена оросительная система, над полями будут летать коптеры и определять качество почвы, а обработкой займутся роботы. Это только мечты?
Красная книга Алтая
- Школа почвоведения на Алтае была сформирована Лидией Макаровной Бурлаковой (1932-2011)?
- Да, я ее ученица. Она первая начала создавать красную книгу почв Алтая. Создала научные направления, воспитала достойных учеников, среди них ученые Алтайского государственного аграрного университета Виталий Александрович Рассыпнов, Геннадий Геннадьевич Морковкин, Елена Григорьевна Пивоварова, Елена Владимировна Коновцева, Сергей Иванович Завалишин, Андрей Ермолаевич Кудрявцев. Они оценивают уровень плодородия сегодня, сравнивая с тем что было много-много лет назад. В агрохимии тоже создана сильная школа. Под моим руководством защищены 16 кандидатских и 2 докторские диссертации. Сейчас мы готовы реализовывать самые амбициозные проекты, что подтверждает грантовая поддержка.
- А власть поддерживает?
- С министерством сельского хозяйства у нас хорошие отношения. Были совместные работы по оценке действия No-Till, когда земля не обрабатывается, а укрывается остатками соломы. Было показано, что при этой технологии за 8 лет увеличивается гумусовый слой и качество гумуса. Были общие решения по известкованию почвы. Но самая лучшая коммуникация выстраивается с хозяйствами. Многие мои ученики стали фермерами и используют агрохимию как науку для практики.
Читайте также: