Краткий отчет СО РАСХН за 2005 г.

Земледелие

 

Научно-исследовательские работы по земледелию, агрохимии, агропочвоведению, мелиорации и защите растений проводились в соответствии с «Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на период 2001-2005 гг.» в 19 НИУ региона под методическим руководством ГНУ СибНИИЗХим. В проведении исследований участвовали 233 научных сотрудника, в том числе 3 академика, 2 члена-корреспондента, 29 докторов и 99 кандидатов наук.

 

Вопросы земледелия, мелиорации, водного и лесного хозяйства в 2001-2005 гг. изучали в соответствии с заданиями 01. «Структура агроландшафтов и специализация земледелия», 02. «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия», 03. «Ресурсосберегающие технологии», 13. «Агролесомелиорация земель» 17 НИУ: ГНУ СибНИИЗХим (головной), ГНУ СибНИИСХ, ГНУ АНИИСХ, ГНУ НИИСХ Северного Зауралья, ГНУ КНИИСХ, ГНУ КемНИИСХ, ГНУ ИНИИСХ, ГНУ БурНИИСХ, ГНУ ЗабНИИСХ, ГНУ ЯНИИСХ, ГНУ ТувНИИСХ, ГНУ НИИАПХ, ГНУ НИИСС им. М.А. Лисавенко, ГНУ Томская ГСХОС, ГНУ Кулундинская СХОС, ГНУ Нарымская ГСС, ГНУ Северо-Кулундинская опытная станция по изучению и освоению засоленных земель. Кадровый потенциал составил 105 научных сотрудников, в том числе 2 академика, 19 докторов и 41 кандидат наук.

 

ГНУ СибНИИЗХим разработаны система комплексной оценки земель и подходы к проектированию АЛСЗ с использованием новых методов исследований, основанных на применении информационных технологий. Система включает: а) модель пространственно-временной изменчивости продуктивности агроландшафтов в зависимости от гидротермических условий; б) способ долгосрочного агрометеорологического прогнозирования; в) технологии создания цифровой модели землепользования (электронные карты плана землеустройства конкретного хозяйства, карты почв, рельефа, растительности); г) метод экспертной оценки сравнительной продуктивности почв; д) способ автоматизированной типизации земель с отображением результатов на электронной карте.

 

ГНУ АНИИСХ разработаны принципы классификации агроландшафтов и методика определения оптимального соотношения сельхозугодий, обеспечивающие устойчивость агроландшафтов к деградации. Предложена классификация агроландшафтов по форме и степени антропогенного воздействия: целинные агроландшафты, пахотные, окультуренные, кормовые, лесомелиоративные. Разработана база данных по динамике показателей погодных условий и урожайности зерновых культур по районам Алтайского края.

 

ГНУ ЯНИИСХ в основном сформирована база данных для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия Центральной Якутии.

 

ГНУ СибФТИ предложены методические подходы для создания баз данных по выбору ресурсосберегающих технологий в растениеводстве, отличающиеся формированием единой информационной среды для сортов, машин и технологий с подготовкой концептуальных моделей представления знаний, создан программный комплекс из 5 баз данных, зарегистрированный во ВНТИЦ.

 

ГНУ СибНИИЗХим проведены исследования по совершенствованию систем севооборотов, обработки почвы, удобрений, воспроизводства почвенного плодородия, защиты растений для разработки ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

 

Расчетные оценки климатического потенциала территории центральной лесостепи Приобья показывают, что при полной его реализации среднемноголетняя урожайность культур на экстенсивном и малоинтенсивном фонах должна составлять 3,3 т з.ед./га севооборотной площади, при комплексном применении средств химизации – 4,8 т з.ед./га. По результатам исследований 2005 г. установлено, что применяемые в севооборотах агротехнологии позволяют реализовывать климатический потенциал на экстенсивных фонах – на 44,5-68,5 %, малоинтенсивных – 57,3-76,3 %, интенсивных – 57,7-68,5 %. Выявлена большая нестабильность продуктивности севооборотов по годам – коэффициент вариации колебался от 18,9 до 60,4%. Доля гидротермических условий в неустойчивости продуктивности составляет 42,6%, уровень интенсификации технологий – 34,0%. Подтверждено, что факторы, обусловливающие необходимость чередования культур в севооборотах, в порядке убывания значимости располагаются в ряд: гидротермические условия года, сорняки и болезни, пищевой режим почвы. Новизна исследований заключается в агроэкологической и экономической оценке севооборотов на выщелоченных черноземах лесостепи Западной Сибири в условиях рынка со сложившимися ценами на промышленную и сельскохозяйственную продукцию. Результаты исследований включены в методику оптимизации севооборотов и структуры пашни, изданную во ВНИИЗиЗПЭ в 2004 г.

 

Исследованиями ГНУ СибНИИСХ установлено, что в южной лесостепи лучшими предшественниками яровой пшеницы были чистый пар (урожайность 4,47 т/га), зернобобовые (3,77 т/га) и пропашные (3,24 т/га). В подтаежной зоне зернофуражные культуры (овес и ячмень) целесообразнее размещать по пласту и обороту пласта многолетних трав (3,72 и 2,58 т/га), яровую пшеницу – по чистому пару и пласту многолетних трав (3,85 и 3,25 т/га). Наиболее высокий выход зерна отмечен в зернопаровом севообороте с чистым паром – 2,74 т/га, с занятым – 2,19 т/га, в зернопаротравяных севооборотах – 1,39-2,40 т/га, в них более высокий выход кормопротеиновых единиц, выход и приращение валовой энергии при энергетическом коэффициенте 6,14-7,44 (в бессменных посевах он 2,12-3,08).

 

В сухостепной зоне Западной Сибири выявлено (ГНУ Кулундинская СХОС), что предшественники, в том числе чистый пар, оказывали слабое влияние на накопление продуктивной влаги в почве в годы с большим количеством атмосферных осадков в весенне-летний период. В зернопаровом и зернопаропропашном севооборотах в посевах пшеницы и подсолнечника, размещенных по пару, засоренность злаковыми и двудольными сорняками была в 1,5-20,0 раз ниже, чем на более удаленных от пара полях зерновых и в 4-10 раз меньше, чем в агроценозе бессменной пшеницы. Наибольшая урожайность яровой пшеницы за 5 лет и в 2005 г. достигнута в зернопаровом и зернопаропропашном севооборотах (0,6-2,01 т/га). В условиях Кулунды урожайность подсолнечника на маслосемена по пару на 38% выше, чем по зерновому предшественнику. Бессменные посевы пшеницы и проса приводят к резкому увеличению засоренности полей.

 

В острозасушливых условиях Бурятии (ГНУ БурНИИСХ) в среднем в 2001-2005 гг. наибольшая урожайность озимой ржи получена по пару (1,28-1,57 т/га), урожайность яровой пшеницы по донниковым парам не уступала посевам по чистому пару. Самый высокий урожай однолетних трав в среднем за 5 лет получен в севообороте с донником (9,4-13,1 т/га), а наименьший – в овсяном севообороте (6,6-9,4 т/га). Наиболее продуктивным был севооборот с яровой рожью (1,1-1,48 т/га к.ед. и 0,51-0,65 т зерна, что эквивалентно 21285–44370 МДж/га энергии с 1 га севооборотной площади).

 

В условиях Забайкалья (ГНУ ЗабНИИСХ) установлена равноценность чистого отвального и занятого паров как предшественников яровой пшеницы (урожайность 1,49-1,54 т/га). Наибольший выход кормовых единиц (1,75-2,07 т/га) при рентабельности 16-18 % получен в севообороте с занятым паром с внесением соломы зерновых культур. Исследованиями ГНУ ТувНИИСХ показано, что в засушливых условиях республики пшеницу на зерно целесообразно размещать по чистому и донниковому парам (урожайность зерна 1,06 и 1,1 т/га, содержание клейковины 36,4 и 38,5% соответственно). По выходу кормовых единиц эффективно звено севооборота: донник – пшеница – донник – 37,2 к.ед. с 1 га севообо-ротной площади. Использование сидеральных паров на темно-каштановых почвах Тывы в умеренно влажные годы обеспечивает прибавку урожайности зерна яровой пшеницы в сравнении с чистым паром на 0,20-0,24 т/га, в засушливые годы сидеральный пар несколько уступает чистому пару. При использовании в качестве сидеральной культуры овса отмечено снижение численности сорняков в посевах пшеницы на 47,7%.

 

ГНУ СибНИИЗХим проводились исследования по совершенствованию нормативной базы систем обработки почвы в центральной лесостепи Западной Сибири. Установлены нормативы урожайности зерновых культур в 4-польном севообороте (черный пар – озимая рожь – пшеница – пшеница) в зависимости от системы зяблевой обработки почвы, уровня химизации и условий увлажнения вегетационного периода. За период 1996-2005 гг. в увлажненные годы в вариантах без средств химизации нормативный показатель урожайности зерновых культур в целом по севообороту составлял: по вспашке – 1,84 т/га, минимальным обработкам – 1,68-1,78 т/га, «нулевым» – 1,62 т/га. В засушливые годы эти показатели ниже и соответственно составляют 1,28, 1,14-1,24 и 1,14 т/га. Для озимой ржи не выявлено значительного влияния способов основной обработки на урожайность, поэтому для этой культуры в качестве стандарта принята «нулевая» обработка как наиболее экономичная. Нормативная урожайность озимой ржи по этой обработке в вариантах без применения средств химизации составляет: в увлажненные годы 3,85 т/га, в засушливые – 2,61 т/га, в вариантах последействия комплексной химизации – 4,61 и 3,03 т/га соответственно.

 

Вскрыты особенности влияния систем зяблевой обработки почвы на продуктивность яровой пшеницы в зернопаровом севообороте в условиях умеренно переувлажненного вегетационного периода 2005 г. На фоне без средств химизации наибольший урожай получен по вспашке – 1,52 т/га, по минимальным обработкам он снижался до 1,02-1,24 т/га. Применение гербицидов без удобрений в этом году было эффективным в связи с высокой засоренностью посевов. Прибавка урожайности от применения одних гербицидов составляла 0,6-0,8 т/га. Наибольший эффект был получен от комплексной химизации – урожайность пшеницы возрастала практически в 2 раза в сравнении с фонами без средств химизации.

 

Новизна исследования заключается в разработке нормативов урожайности при применении разных способов зяблевой обработки черноземов с учетом свойств почвы, использования средств химизации и засоренности посевов в ресурсосберегающих технологиях возделывания зерновых культур лесостепи Западной Сибири. В южной лесостепи Западной Сибири (ГНУ СибНИИСХ) без средств химизации или при их ограниченном применении по мере сокращения интенсивности обработки почвы снижается продуктивность зерновых культур в севообороте. На фоне комплексной химизации менее энергоемкая комбинированно-плоскорезная и энергоемкая отвальная системы обработки почвы обеспечивали одинаковый выход зерна с 1 га пашни (в среднем 2,35 т/га). Повышение выхода зерна с 1 га пашни: от гербицидов на 42,2, удобрений – 38,5, фунгицидов – 15,9, ретардантов на 19,8%.

 

В 2005 г. в условиях, приближенных к благоприятным по гидротермическим показателям, в 5-ти польном зернопаровом севообороте (без средств химизации) получен равный выход зерна с 1 га пашни – 1,46 т/га на варианте с комбинированной системой обработки (менее затратной), и со вспашкой (более затратной). Применение гербицидов с удобрениями и комплексная химизация обеспечивали наибольший выход зерна – 2,03 и 2,96 т/га соответственно. Урожайность пшеницы по пару из-за сильной засоренности просовидными сорняками и эпифитотии листостебельных инфекций составила 1,57 т/га. Отмечена высокая эффективность применения фунгицидов (прибавка 0,67 т/га или 51,9%. Максимальная урожайность зерна озимой ржи по пару получена по вспашке на фоне комплексной химизации (3,86 т/га) – от применения азотной подкормки (N40) – 0,345 т/га (12%) и фунгицидов – 0,31 т/га (10%). Прибавка зерна в среднем составила 0,86 т/га (32%).

В степной зоне (в среднем за 2001-2005 гг.) выявлено, что рациональные приемы обработки почвы в сочетании с интенсификацией выращивания способствуют существенному повышению урожайности зерна яровой пшеницы. Установлено, что приемы безотвальной обработки почвы способствуют накоплению влаги в пару на 7,9%, под 4-ой культурой – на 12,4% в сравнении со вспашкой. Применение в паровом поле фосфорных удобрений по ежегодной плоскорезной обработке обеспечило прибавку зерна 0,45 т/га.

 

Исследованиями ГНУ АНИИСХ показано отсутствие существенного влияния приемов основной обработки почвы на урожайность яровой пшеницы по пару. По гороху более эффективным приемом основной обработки почвы оказалась поверхностная – дисковой бороной БДТ-3 (по сравнению с глубокой плоскорезной урожайность была выше на 0,49 т/га). Наиболее высокая урожайность получена по вспашке (2,83 т/га). При дисковании БДТ-3 производительность труда повышалась в 6,6 раза, а расход горючего на 1 га был меньше в 5,8 раза, чем по вспашке. Предпосевная обработка боронами БЗСС-1,0 по пару и по пшенице была эффективнее культивации КПЭ-3,8 (прибавки 0,5 т/га), по гороху, наоборот, эта операция по эффективности уступала культивации КПЭ-3,8 (на 0,43 т/га).

 

В сухостепной зоне исследованиями ГНУ Кулундинской СХОС за 2001-2004 гг., установлено, что по мере удаления культуры от пара, в связи с нарастанием уровня засоренности однолетними и малолетними сорняками, поверхностная обработка почвы уступала вспашке и плоскорезной обработке, снижая продуктивность пшеницы. Внесение удобрений в рядки повышало урожайность пшеницы по пару до 1,47-1,73 т/га (1,29-1,49 т/га без удобрений). За 2001-2005 гг. получен положительный экономический эффект на пшенице по пару только при поверхностной обработке почвы (580 руб./га). Дополнительные затраты на гербициды без удобрений и с удобрениями окупились только на овсе по плоскорезной обработке (экономический эффект 361 и 719 руб./га, соответственно). Выявлена высокая эффективность замены механических обработок в пару применением почвенных гербицидов (октапон и нитран). Урожайность подсолнечника возрастала на 0,22 т/га, первой и второй пшеницы по пару – на 0,27-0,29 и 0,15-0,16 т/га соответственно.

 

В 2005 г. подтверждены предыдущие исследования о целесообразности применения плоскорезной зяби под подсолнечник вместо вспашки. В условиях сухой степи Забайкалья (ГНУ БурНИИСХ), на эродированных каштановых почвах, оптимальной ресурсосберегающей системой обработки почвы в зернопаровых севооборотах является комбинированная (мелкие плоскорезные обработки на 12-14 см под 2 и 3 культуры севооборота, прерываются вспашкой в пару на 28-30 см). При этом обеспечивается самая высокая продуктивность севооборота (0,81-1,26 т/га к.ед. и 0,48-0,62 т/га зерна в расчете на 1 га севооборотной площади). Условно чистый доход был на 1299,4–2546,5 рубля выше, чем при ежегодной отвальной вспашке и различных систем плоскорезной обработки. По данным ГНУ КемНИИСХ, донниковый сидеральный пар при различных обработках (минимальная на глубину 10-12 см и нулевая) способствовал повышению урожайности ячменя на 0,26 и 0,18, пшеницы – на 0,32 и 0,25 т/га. При минимальных обработках наблюдалось улучшение фитосанитарного состояния посевов зерновых культур в севообороте, повышалось содержание органического вещества в почве (за 6 лет на 0,2% при заделке соломы).

 

ГНУ НИИСХ Северного Зауралья для темно-серых лесных почв лесо-степи предложена усовершенствованная энергосберегающая почвоохранная система основной обработки почвы с применением безотвальных обработок, обеспечивающая получение одинаковой с ежегодной вспашкой урожайности зерновых, увеличение чистого дохода на 1 га севооборотной площади на 48–267 р. (в сопоставимых ценах 2005 г.). В условиях южно-таежной зоны (ГНУ Томская ГСХОС) установлена более высокая урожайность соломки льна-долгунца при предпосевной обработке компактором К-6 (5,51 т/га), при культивации и бороновании наблюдалось снижение урожайности (на 10,6 и 20,9% соответственно). Трудовые и энергетические затраты были ниже в 1,87 и 1,53 раза при использовании компактора К-6 по сравнению с традиционными орудиями (культиватор КПС-4 + 3Б3СС0-1,0 + 3ККШ-6).

 

В условиях южно-таежной зоны (ГНУ Томская ГСХОС) эффективна зяблевая обработка плугом ПЛН-4-35 – средняя урожайность по 4 севооборотам: пшеницы 1,55-1,99 т/га, ячменя 1,35-1,8 т/га, льна-долгунца (семена) 0,25-0,28 т/га, рыжика 0,43-0,62 т/га, картофеля 25,67-34,8 т/га. Лучшим орудием для предпосевной обработки почвы под зерновые был культиватор КПС-4 (обеспечивает урожайность пшеницы до 2,16 т/га, ячменя до 2,05 т/га), под лен-долгунец – блочно-модульный культиватор КБМ-4,2 (повышение урожайности семян до 0,32 ц/га).

 

ГНУ АНИИСХ выявлено, что на склоновых землях как глубокие, так и мелкие обработки почвы приводят к потерям продуктивной влаги – первые за счет диффузного испарения, вторые – за счет увеличения стока талых вод и смыва почвы. Безотвальные и мелкие плоскорезные обработки повышают в 1,3-3,3 раза засоренность посевов, снижают уровень азотного питания растений. Показана зависимость урожайности зерновых культур по безотвальным обработкам от условий года (в засушливые – на 0,19-0,41 т/га выше, а во влажные – на 0,15-0,25 т/га ниже относительно вспашки). Средства химизации при минимальных обработках повышали урожайность зерновых до уровня глубоких обработок. При безотвальных обработках энергозатраты снижались на 20–40 %, производительность труда увеличивалась на 30–66%, при минимальных, соответственно – на 54–56 и 75–78% в сравнении со вспашкой. Исследованиями ГНУ АНИИСХ установлено, что в условиях 2003-2005 гг. из основных обработок наиболее эффективна под пшеницу и горох – отвальная на 20-22 см. Общий расход влаги на формирование урожая составил: по пару 277-284 мм, по гороху 261-276 мм и по пшенице 247-260 мм; на единицу продукции – 9,9-13,8 мм/ц, в зависимости от варианта основной обработки.
Показано, что предпосевная обработка почвы по пару и пшенице боронами БП-2,7 и БЗСС-1,0 в 2 следа эффективнее культиваторной КПЭ-3,8 и КПС-4 (прибавки в 0,3-0,47 т/га). Коэффициент водопотребления на вариантах с предпосевными обработками колебался от 11,5 до 15,6 мм/ц. Набольшими затратами характеризовалась отвальная обработка (в 1,5 раза выше глубокой плоскорезной, в 4,2 – поверхностной КПЭ-3,8 и в 5,8 – поверхностной БДГ-3).

 

Исследованиями ГНУ ИНИИСХ в условиях Приангарья показано, что агрофизические свойства почвы больше зависят от увлажнения, чем от способов механического воздействия. Замена ежегодной вспашки на обработку «Лидер-4» увеличивала засоренность посевов, но снижала затраты на обработку на 25–30%.
Использование почвозащитных технологий в севообороте в условиях Забайкалья (ГНУ ЗабНИИСХ) способствовало улучшению микроагрегатного состава почвы, повышению коэффициента структурности почвы до 1,57-2,12.
В условиях Якутии (ГНУ ЯНИИСХ) разрабатывалась почвозащитная система земледелия на основе сидерального пара с минимизацией обработки почвы.
ГНУ АНИИСХ разработаны принципы повышения биологической устойчивости лесных насаждений в эрозионноопасных агроландшафтах. Установлено, что ведущим фактором роста и развития лесных насаждений и их устойчивости является почвенная влага, формирующаяся из запасов воды в снеге, стока талых вод, осадков летнего периода. В лесных полосах продуваемой конструкции накопление снега не превышает 60% от выпавших осадков за зимний период. Показано, что лесные полосы ажурно-продуваемой конструкции, размещенные поперек основного направления ветра через 200 метров, позволяют решить проблему снежной мелиорации на полях. Запасы воды в снеге на облесенных полях достигают 125-152 мм, коэффициент снегоотложения – 0,83-0,95 (без лесных полос соответственно 36 мм и 0,25). Наиболее равномерное распределение снега на полях наблюдается при системе однорядных лесных полос. За счет осадков зимнего периода прирост влаги в почве на облесенных полях достигает 71-120 мм. Урожайность зерновых и зернобобовых культур в системе лесных насаждений увеличивается на 0,29-0,42 т/га.

В аридной зоне Средней Сибири (ГНУ НИИАПХ) установлены низкая сохранность существующих полезащитных лесных полос на каштановых почвах, южных и обыкновенных чернозёмах – небольшая высота в зрелом возрасте (7-9 м) и низкая долговечность (25-30 лет). Даже при нерегулярном орошении деревья достигали в 2-3 раза большего возраста (50-60 лет) при высоте до 16-26 м и достаточно высокой сохранности (до 50-80%).
В степных районах Сибири обоснован поверхностный способ полива по широким и длинным полосам с устройством без уклонных ложбин (патент РФ № 2158077), для определения параметров поливной полосы. Разработана новая конструкция оросительного канала (патент РФ № 2163951), позволяющий повысить на 3% коэффициент использования орошаемой земли; новой конструкцией затвора (патент РФ № 2205259), позволяющий автоматически регулировать уровень воды в гидротехнических сооружениях.
Обоснована новая конструкция оросительного канала (патент РФ № 2220559) и разделительного водоудерживающего валика (патент РФ № 2220252) для полива по склону уклоном 0,2-0,08, применение которых позволяет сохранить в структуре севооборота 8-10% орошаемой площади.
Разработана новая технология поверхностного полива по затопляемым проточным бороздам (патент РФ № 2202679), обеспечивающая экологическую устойчивость за счет исключения переувлажнения. Обоснована новая конструкция оросительного канала (патент РФ № 2193841), позволяющего сократить трудоемкие дорогостоящие ручные работы. Разработана новая посевная машина бороздкового посева для поверхностного полива по затопляемым проточным бороздам (заявка на изобретение № 9005130555, приоритет от 03.10.2005 г.).
По результатам исследований разработана и издана «Методика проектирования технологии поверхностного полива сельскохозяйственных культур по широким и длинным полосам с устройством безуклонных ложбин». Разработана оросительная система для полива сточными водами на малых уклонах, обеспечивающая реализацию режимов орошения для сельскохозяйственных культур сплошного сева на земледельческих полях орошения с уклонами менее 0,007, исключая переувлажнение поливного участка, и позволяющая локализовать сточные воды в пределах активного слоя почвогрунта.