Известный ученый агроном-экспериментатор Андрей Тимофеевич Болотов (1738-1833), отмечал «нет плохой земли, а есть плохие хозяева». Отвечая на вопрос «как обрабатывать землю?», он обычно говорил: «Только так, как того требует каждое поле, в зависимости от его почвенно-климатических условий».
В начале марта 2020 года специалисты агрохимической службы и научных учреждений, сельскохозяйственных предприятий, Комитета по агропромышленному и рыбохозяйственному комплексу Ленинградской области собрались, чтобы обсудить результаты десятилетней работы Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Агрофизический научно-исследовательский институт» (АФИ).
Выбранная для научно-производственного совещания тема «Опыт проведения регионального мониторинга состояния земель и плодородия почв» ставила целью продемонстрировать результаты совершенствования имеющихся и апробации новых компетенций в сфере оценки и прогноза состояния агроландшафтов и плодородия почв на примере ежегодного выполнения работ по комплексному агроэкологическому мониторингу в сети тестовых полигонов Ленинградской области.
Приветствуя собравшихся, директор АФИ Юрий Валентинович Чесноков отметил важность налаживания связей между наукой и производством с целью повышения эффективности совместных усилий в сохранении и повышении плодородия почв земель сельскохозяйственных угодий, в обеспечении более высокой урожайности и качества получаемой продукции. При этом он подчеркнул, что ряд новых разработок института прошли успешную апробацию в производственных условиях, это позволяет ориентироваться на возможность их широкого применения в сельхозпредприятиях области и в других регионах.
Земли подлежат особой охране
Известно, что основная специализация АПК Ленинградской области – молочное животноводство. В 2019 году отраслью было произведено 637 тыс. тонн молока, а продуктивность коров в организациях увеличилась до рекордных 8738 кг молока. «Высокие показатели в отрасли животноводства ставят перед нами задачу увеличения доли заготовки кормов собственного производства, улучшения их качества, – считает начальник сектора развития растениеводства Комитета по агропромышленному и рыбохозяйственному комплексу Ленинградской области Валентина Николаевна Соболева. – В условиях недостатка сельскохозяйственных угодий у сельхозтоваропроизводителей для расширения посевных площадей вопрос увеличения производства продукции необходимо решать за счет их эффективного использования. В этой связи остро встает вопрос сохранения и воспроизводства плодородия почв путем рационального применения минеральных и органических удобрений, проведения известкования кислых почв, соблюдения севооборотов. Земли сельскохозяйственного назначения выступают в качестве основного средства производства в сельском хозяйстве, имеют особый правовой режим и подлежат особой охране».
Указывая на нарастание темпов деградации почв, как в регионе, так и в целом по России, специалист комитета отметила, что наибольший ущерб почвам наносит зарастание угодий кустарником и мелколесьем, подтопление и переувлажнение. Налицо также тенденция повышения кислотности почвы. Отсутствие в федеральном и региональном законодательстве методики трансформации одного вида сельскохозяйственных угодий в другой и актуальность организации федерального статистического наблюдения за землями сельскохозяйственного назначения остаются пока нерешенными вопросами, в том числе в 47 регионе.
Из мер поддержки Минсельхозом России на период с 2019 по 2024 годы предусмотрена государственная поддержка известкования кислых почв в размере до 90% компенсации средств на понесенные затраты. Часть затрат на известкование компенсируется хозяйствам из средств областного бюджета. Но темпы известкования в области (1,5-2 тыс. га) не достаточны, они не соответствуют площади кислых почв.
Чтобы специалисты обновляли свои знания и умело применяли их на практике, для них организуются курсы по современным технологиям известкования кислых почв, а ФГБУ «Центр агрохимической службы «Ленинградский» проводит сплошное агрохимическое и эколого-токсикологическое обследование почв.
Мониторинг – важнейший инструмент
Ведущий научный сотрудник АФИ, доктор сельскохозяйственных наук Павел Александрович Суханов – инициатор развертывания систематических работ на тестовых полигонах в Ленинградской области рассказал об их организации, о результатах и основных направлениях их использования.
Полевые работы, разработку рекомендаций и составление отчетов выполняли специалисты сектора мониторинга ФГБНУ АФИ А.Д.Кирсанов, А.А.Комаров, Е.Г.Пермяков, П.А.Суханов; лабораторные исследования проводились в испытательном центре института под руководством Ю.В.Хомякова. Руководство работами осуществляли доктора сельскохозяйственных наук А.А.Комаров и П.А.Суханов.
Сеть тестовых полигонов охватывает все основные почвы и типы агроландшафтов. Полигоны организованы на землях двенадцати сельскохозяйственных предприятий, расположенных во всех пяти агроклиматических районах области.
Мониторинг состояния земель сельскохозяйственного назначения начинался с оценки агрохимических показателей плодородия почв для понимания, на что надо обратить внимание в первую очередь для обеспечения воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности угодий.
Сравнительная оценка показателей кислотности показала, что скорость подкисления почв (уменьшение значений показателя рН) в пахотном горизонте составила в последние пять лет в среднем за год на 0,03-0.04 единицы рН по сравнению с 0,015-0,020 в первые пять лет наблюдений (2008-2012 годы). Увеличение скорости подкисления почв подтверждается результатами обобщения материалов агрохимических обследований, согласно которым площадь кислых почв среди пахотных земель была в 2010 году на уровне 30%, а к 2020 году пахотные земли с кислыми почвами составили уже 40%. При дальнейшем отсутствии известкования подкисление почв будет развиваться все сильнее, и со временем площадь кислых почв среди сельскохозяйственных угодий может достичь 75-80%.
Мониторинг профильного распределения элементов минерального питания позволил узнать, какое количество элементов «уходит» в нижние горизонты почв и становится недоступным для корневых систем растений. При этом выявились принципиальные различия в миграции биофильных элементов в профилях дерново-карбонатных почв и дерново-подзолистых почв на осушаемых землях.
Наблюдения показывают, что гумусное состояние почв пахотных земель не деградировало – органических удобрений на используемых землях вносится вполне достаточно. Наиболее дефицитными элементами минерального питания в большинстве почв области являются калий, кальций и магний. Без их достаточного количества невозможно получать корма и продукцию высокого качества. Это подтверждается данными исследований растениеводческой продукции. Однако отрицательный баланс по этим элементам в большинстве почв с каждым годом нарастает в связи с резким преобладанием выноса их с урожаем над их количеством, поступающим в почвы с удобрениями.
Особое беспокойство вызывает резкое уменьшение содержания магния в почвах почти всех тестовых полигонов в последние 3-5 лет, что, очевидно, характерно и для большинства почв пахотных земель области. Это связано с активизацией выщелачивания магния из почвенно-поглощающего комплекса при усиливающемся подкислении почв и приводит к нарушению кальциево-магниевого баланса. В связи с этим очевидна острая необходимость внесения магнийсодержащих раскислителей при известковании почв (например, доломитовой муки). Недостаток магния, как и любого другого элемента – проблема не только почв, но и нашего здоровья. Это особенно актуально в условиях обостряющейся эпидемиологической обстановки, проявление которой уже обозначено коронавирусом. Оптимизированное и сбалансированное содержание питательных элементов в почвах формируется путем целенаправленного, адресного применения удобрений и мелиорантов. Сбалансированное содержание биофильных элементов в почвах может гармонизировать их накопление в составе растений, что, в свою очередь, обеспечивает получение качественной растениеводческой продукции, оптимальной по химическому и биохимическому составу. Оптимизированный по качеству состав растениеводческих продуктов питания и кормов является основой здоровья человека и животных.
Наблюдения и исследования на тестовых полигонах сориентированы, прежде всего, на выявление и предупреждение негативных явлений и деградационных процессов в почвах и агоэкосистемах. Одним из неблагоприятных явлений по-прежнему остается большая (до 50%) потеря подвижных элементов питания из органических удобрений при имеющих место нарушениях правил обращения с органикой.
Павел Суханов подчеркнул, что мониторинг на тестовых полигонах является важнейшим инструментом получения информации. Результаты наблюдений на тестовых полигонах имеют широкую практическую востребованность. Они необходимы для землеустройства, составления проектов улучшения земель, известкования кислых почв, кадастровой оценки земель и т.д. Рекомендации по применению удобрений, средств защиты растений, проекты культуртехнических мероприятий должны основываться только на комплексном обследовании земель, на научном анализе результатов обследований и обязательно с учетом особенностей почв, которых в Ленинградской области среди сельскохозяйственных угодий насчитывается около 300 разновидностей.
Точность растениеводства
Тестовые полигоны являются оптимальной площадкой для ситуационных экспериментов и производственных испытаний научных разработок и внедрения инноваций в растениеводство. Об основных элементах управления в системе точного растениеводства и попытках ученых управлять ростом растений рассказал главный научный сотрудник АФИ, доктор сельскохозяйственных наук Андрей Алексеевич Комаров.
От оценки состояния растительных покровов и агроэкологической оценки, применяемых в традиционных мониторинговых работах, в АФИ впервые перешли к управляющим приемам, к системе точного растениеводства. Среди основных элементов точного растениеводства следует отметить рациональное размещение культур в севообороте, выбор оптимальных сроков воздействия на растения, точность средств управления и физиологическое регулирование, включая защиту средств управления от неблагоприятных погодных условий путем закрепления питательных веществ на листе.
Для управления продукционным процессом все больше используются технологии глобальной системы позиционирования (ГСП) и дистанционного зондирования земли (ДДЗ). Именно с появлением ГСП открылась принципиальная возможность для перехода от традиционных технологий к точным, при которых можно влиять на агроэкосистему с учётом локальной изменчивости почвенного покрова поля. Работы в этом направлении включают сотрудничество с Роскосмосом, получение снимков в режиме реального времени, создание системы идентификации образов, формирование баз данных, после чего переход к управляющему режиму с оценкой состояния растений и рекомендациями по подкормке по участкам. Только экономия удобрений при такой работе может составить до 25%, а прибавка урожая до 16%, плюс улучшение качества, например, при выращивании зерна можно получать продукцию второго класса вместо четвертого.
Говоря о перспективах управления ростом и развитием растений, управлении питанием, Андрей Комаров отметил, что использование простых растворимых форм питательных элементов даже при корневой подкормке не эффективно. Более половины питательных веществ не усваивается, потому что зачастую вносятся не в оптимальные сроки. Лучше используют растения хелатированные формы удобрений, но и у них есть минусы – в баковых смесях они несовместимы со многими средствами. Более сложными являются композиционные составы удобрений на полимерной основе. В свое время АФИ был инициатором создания полимерных систем, в том числе и широко используемых в настоящее время полимерных пленок, применяемых в качестве укрывных материалов. Органические полимерные удобрения позволяют пролонгированно снабжать растение необходимыми элементами питания и удерживать питательные вещества на листе. Следующим этапом развития средств коррекции урожая стало создание сложных полимерных композиций – комплексных агроадаптогенов, которые не смываются и полностью используются растением.
По словам Андрея Комарова, стало возможным выявлять зоны неоднородности полей по данным ДДЗ и давать экспресс-оценку потребности растений в элементах питания. Необходима оперативная диагностика, проводимая в полевых условиях. Для функциональной диагностики состояния растений разработан многоканальный комплекс, выполняющий анализ по 15 и более элементам. Такая диагностика позволяет оценить состояние растений, сразу дать рекомендации по корректирующим воздействиям (оптимальные сроки обработки растений средствами коррекции). Такой инструмент очень нужен каждому агрохимику.
Земле нужна оценка
Об оценке агрохимических показателей плодородия почв сельскохозяйственных угодий хозяйств Ленинградской области рассказал директор ФГБУ ГЦАС «Ленинградский» Сергей Николаевич Малашин. Центр агрохимической службы «Ленинградский» занимается не только мониторингом плодородия почв, но и другими работами. Данные сплошного агрохимического обследования ложатся в основу целого ряда смежных работ, в том числе землеустроительных, выполняются новые виды работ, необходимые для нормального функционирования сельскохозяйственных организаций. Выдача заключений о пригодности кормовых угодий для перевода в пашню, обновление почвенных фондовых материалов, составление почвенных карт, бонитировка угодий и выдача карт в электронном виде (шейп-файл) на спутниковой подложке – вот неполный перечень услуг, необходимых современным сельхозпроизводителям и предоставляемых Центром.
Специалистам известно, что только сплошное агрохимическое обследование позволяет получать объективные данные об изменении плодородия почвы региона и составлять расчёты на дальнейшее развитие. Проводя работы в рамках государственного задания Минсельхоза России, Центр «Ленинградский» провел агрохимическое и эколого-токсикологическое обследование почв сельскохозяйственных угодий Волосовского и Гатчинского районов на площади 81,5 тыс. га, а в 2019 году – 20 тыс. га. При условии увеличения бюджетного финансирования штат организации и мощность лаборатории позволяет проводить агрохимическое обследование на площади 50 тыс. га и более, то есть один район в год.
Известкованию нет альтернативы
У известкования нет альтернативы, считает доктор сельскохозяйственных наук, профессор Анатолий Иванович Осипов, рассказавший о роли мониторинга в контроле состояния мелиорированных земель и плодородии почв. Известковые мелиоранты, нейтрализуя избыточную кислотность в почвах, повышают коэффициенты использования минеральных удобрений. Улучшается экологическая обстановка окружающей среды. Оптимизируются условия для почвенной биоты. Патогенная грибная микрофлора сменяется на бактериальную. Растет число фосфатмобилизующих бактерий, азотфиксатаров, целлюлозоразлагающих микроорганизмов.
Однако, если в СССР в 1990-е годы известкование проводилось на площади 6,5 млн га, то план по России на 2020 год составляет всего 536 тыс. га. Минеральных удобрений три десятка лет назад вносилось в дозе 112 кг/га, а в 2019 году их внесено только 34 кг/га, по органике соотношение тоже нерадостное – 10,5 т/га против 1,1 т/га в 2018 году. Для сравнения – в мире в среднем вносится по 120 кг д.в./га минеральных удобрений. В 2019 году урожайность зерновых составила 26,7 ц/га, поэтому понятно, что она была получена за счет почвенного плодородия. По данным МСХ России, за пять лет – с 2012 по 2016 годы - из почв вынесено 51,7 млн тонн действующего вещества, а внесено только 21,9, то есть отрицательный баланс составил 29,8 млн тонн действующего вещества. Что при этом мы можем спросить у почв?
По научно-обоснованным нормам потребность в минеральных удобрениях для формирования полученных урожаев возделываемых культур и обеспечения положительного баланса азота, фосфора и калия должно составлять 10 млн тонн в действующем веществе, а в настоящее время используется только 3 млн тонн. Большое внимание необходимо уделять современным технологиям переработки навоза в высокоэффективные удобрения. В настоящее время только 21% куриного помета перерабатывается, остальной сжигается или складируется около птицефабрик. Не решены вопросы эффективной переработки жидкого навоза.
Оценку работе по мониторингу, агрохимическому обслуживанию и научному обеспечению с предложениями по их улучшению высказали представители сельхозпредприятий и различных организаций в дискуссии, состоявшейся после плановых выступлений. Ведь именно союз науки с практикой может способствовать достижению общей цели – сохранению агроэкологического состояния агроландшафтов, повышению урожайности и качества производимой продукции.
