Развитие агротехнологий и формирование государственной технологической политики

Современные агротехнологий представляют собой комплексы техноло­гических операций по управлению продукционным процессом сельскохозяй­ственных культур в агроценозах с целью достижения планируемой урожай­ности и качества продукции при обеспечении экологической безопасности и определенной экономической эффективности. Агротехнологий связаны в единую систему управления агроландшафтом через севообороты, системы обработки почвы, удобрения и средства защиты растений, т. е. являются со­ставной частью адаптивно-ландшафтных систем земледелия. При этом они имеют индивидуальное значение, определяемое, прежде всего, особенностя­ми сорта, поскольку каждому типу сорта (по назначению, интенсивности и другим параметрам) соответствуют определенная система управления про­дукционным процессом и структурная модель агроценоза.

Развитие наукоемких технологий, проникновение их в сельское хозяй­ство стало в XXI в. основным вектором научно-технического и экономиче­ского прогресса. Но имеющиеся в настоящее время технологии - многоопе­рационные и требуют для производства единицы продукции в 5-12 раз больше совокупных затрат по сравнению с технологиями западных стран. Поэтому актуален поиск новых факторов интенсификации, технологизации аграрного производства, который превратился в приоритетную националь­ную задачу.

Для освоения современных агротехнологий и государственного регу­лирования инновационной деятельности в агропромышленном комплексе предлагаются организация федеральной службы освоения научно-технических достижений, формирование сети научно-технологических цен­тров, переход к новой системе подготовки специалистов-агротехнологов на основе интеграции вузов и научно-исследовательских учреждений, введение новых образовательных программ и эффективной производственной базы подготовки агротехнологов.

8. МИРОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И АГРОНОМИЧЕСКАЯ НАУКЛ РОССИИ В СОВРЕМЕННЫЙ ПЕРИОД427

Технологии - это сложные динамические системы взаимодействия ме­жду растениями, почвой и климатом. Для того чтобы научно обосновать тех­нологию культуры, сорта в конкретном регионе, важно знать требования их биологии и почвенно-климатические параметры.

Традиционные технологии базируются на информации и рекомендаци­ях научно-исследовательских учреждений, проектных институтов, агрохими­ческих, машиноиспытательных станций, фитосанитарной службы, госсортсе-ти. Возделывание культур регламентируется типовыми технологическими картами, разрабатываемыми применительно к зональным условиям. В них указываются порядок выполнения работ, марки машин, дозы удобрений и пестицидов. Перечисленные в картах операции являются обязательными. Та­кой строгий набор их был возможен в начале механизации земледелия.

Зональные технологии строились с опорой на традиции и хозяйствен­ную целесообразность. Внедрение технологий этого уровня способствовало удвоению потенциала урожайности. Информационные технологии в них не используются. В большинстве хозяйств данный тип сохранился и в настоя­щее время. Источники информации для него - карты урожайности, почвен­ные карты и картограммы содержания питательных веществ в пахотном слое почвы, данные ближайшего метеопоста и т. п.

Более высокий уровень технологии характеризуется использованием компьютера и программного обеспечения. На принятие решений оказывают влияние уровень интенсификации, конъюнктура на рынке, производственно-ресурсной потенциал, модели продукционного процесса, фитопатологиче-ского и энтомологического прогноза, окупаемость инвестиций, хозяйствен­ный уклад и т. д.

Переход от экспериментально-описательной стадии агрономической науки к выявлению количественных закономерностей и теоретических обобщений сопровождался переходом к новому принципу построения техно­логий и управления посевами. На нем было разработано программирование урожаев. Реализация его методов основывалась на учете биоклиматического потенциала, гидротермического коэффициента, почвенного бонитета поля, простейших моделей регрессионного типа. Для этого создавались автомати­зированные информационные системы обеспечения программирования уро­жаев. В частности, в Агрофизическом институте в конце 70-х гг. XX в. была спроектирована и внедрена информационная система «Погода». В середине 80-х гг. на ее базе - модернизированная компьютерная система поддержки агротехнологических решений. Однако программа реализации компьютер­ных систем поддержки агротехнологических приемов не была доведена до практических работников сельского хозяйства. Положительный момент дан­ных систем, несмотря на описательность и нечеткость заключается в том, что они позволяют принимать решения на основе большего числа показателей.

Технологии, строящиеся на всестороннем применении информацион­ных технологий в управлении сельскохозяйственным производством, в пол­ном объеме пока не используются ни в одной стране мира.

428^g- МИРОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И АГРОНОМИЧЕСКАЯ НАУКА РОССИИ В СОВРЕМЕННЫЙ ПЕРИОД

Академиком В.И. Кирюшиным предложены в качестве базовых прин­ципов формирования технологий следующие:

- альтернативность, многовариантный подход, обеспечивающий воз­можность выбора оптимального решения из набора агротехнологий;

- адаптация агротехнологий к природным условиям на основе агроэко-логической оценки земель, различным уровням интенсификации производст­ва (экстенсивные, нормальные, интенсивные, высокие), с учетом научно обоснованных технологических нормативов, хозяйственным укладам;

- динамический подход к созданию и управлению агроценозами путем последовательного устранения лимитирующих условий с помощью моделей продукционного процесса сельскохозяйственных культур по микропериодам органогенеза;

- формирование пакетов агротехнологий как составной части адаптив­но-ландшафтных систем земледелия с учетом системных связей (севооборот, пар, обработка - удобрение - защита растений и т. д.), выявленных в много­факторных полевых экспериментах;

- открытость новейшим достижениям научно-технического прогресса;

- преемственность.

В этой связи представляется необходимым:

- разработать землеоценочную основу для формирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий (агроэкологическое рай­онирование, типология земель, ландшафтно-экологические классификации земель, идентификации агроэкологических условий);

- организовать сеть многофакторных полевых экспериментов для вы­явления системных взаимодействий между севооборотами, чистым паром, системами обработки почвы и защиты растений, сроками посева, нормами высева при различных уровнях обеспеченности агрохимическими ресурсами; установить нормативы расхода влаги на единицу урожая при разных уровнях интенсификации технологий, окупаемости удобрений продукцией; опреде­лить систему экологических ограничений агротехнологий;

разработать пакеты агротехнологий в составе адаптивно-ландшафтных систем земледелия применительно к различным агроэкологи-ческим условиям, уровням интенсификации, хозяйственным укладам с уче­том рыночной конъюнктуры.

В 70-80-х годах в стране под руководством академика И.С.Шатилова была предпринята довольно эффективная попытка упорядочения земледелия путем освоения зональных систем и оптимизации технологий выращивания сельскохозяйственных культур за счет программирования урожаев. Про­граммирование предусматривает осуществление взаимосвязанных хозяйст­венных мероприятий, начиная с обоснования и расчета уровня урожая на конкретном поле до детальной дифференциации агротехнологий в соответст­вии с агрохимическими, агрофизическими и биологическими характеристи­ками данного поля, культуры, сорта, метеорологическими и другими усло­виями. В земледелии это означало переход от эмпирико-описательных мето­дов к экспериментально-количественным. Математические модели и аппарат

8. МИРОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И АГРОНОМИЧЕСКАЯ НАУКА РОССИИ В СОВРЕМЕННЫЙ ПЕРИОД429

ЭВМ позволяли формировать технологии выращивания конкретных культур в соответствии с почвенно-климатическими, агрохимическими факторами, свойствами почвы и проводить коррекцию в процессе их вегетации. Про­граммирование учитывает изменчивость условий получения продукции и со­вершенствование самих технологий. Оно стало частью энерго- и ресурсосбе­регающих зональных технологий.

Методология программирования урожая связана со стратегией адап­тивного земледелия. Оба этих подхода предусматривают получение опти­мального урожая, дифференциацию агротехнологий согласно характеристи­кам конкретного поля и складывающимся в течение вегетации метеорологи­ческим и хозяйственным условиям, полное информационное обеспечение. Академиком В. А. Семеновым выделяется несколько этапов. На первом обычно устанавливаются пределы урожайности, ограничиваемые приходом ФАР, тепла и влаги. На втором на ЭВМ рассчитывается потенциальный уро­жай, который может получить хозяйство, если будет самым рациональным способом использовать имеющиеся ресурсы. Третий этап - распределение средней урожайности по полям. Поскольку внутри хозяйства единственный варьирующий признак - агрохимические и агрофизические почвенные харак­теристики, главным критерием в построении прогноза становятся данные о плодородии почв, которые необходимо ежегодно обновлять.

И, наконец, формирование программ возделывания сельскохозяйствен­ных культур для определенного фона агробиологических, почвенных и орга­низационно-экономических условий. Адаптация связана с расположением поля и особенностями почв, их окультуренностью, рельефом, каменисто­стью, а также методами планомерного улучшения, соблюдением требований охраны окружающей среды, минимизацией затрат труда и энергии.

Для составления прогноза необходимо большое количество разнооб­разной информации, накопление и обработку которой можно осуществить только с помощью ЭВМ. Банк данных, как правило, включает подробные сведения о сортах, многолетние метеорологические данные, предоставлен­ные ближайшей метеостанцией, паспорта полей, базовые технологии, сведе­ния о наличии сельхозмашин и транспортных средств, нормативы и расцен­ки.

Главная задача, которая ставится при этом, - оптимизация использова­ния производственных ресурсов хозяйства путем последовательных прибли­жений к оптимуму по каждому полю и по хозяйству в целом.

Идея перехода от интуитивных методов управления возделыванием сельскохозяйственных культур, основанных на опыте земледельца, к количе­ственно обоснованным приемам и автоматизированным системам принятия технологических решений была названа А.Ф. Иоффе «электронным агроно­мом».

Постоянная смена сортов культур, многообразие агротехнологических приемов, генетическая неоднородность почвенного покрова, изменчивость и непредсказуемость погодных условий не позволяют накапливать и обобщать статистически репрезентативные данные, необходимые для выявления ком-

43 О8- МИРОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И АГРОНОМИЧЕСКАЯ НАУКА РОССИИ В СОВРЕМЕННЫЙ ПЕРИОД

плекса оптимальных агротехнических решений с учетом их отдаленных по­следствий. Попытки построения регрессионных (статистических) моделей, отражающих связь урожая с природными и антропогенными факторами, не привели пока к какому-либо значительному успеху. Даже при скрупулезном анализе потока информации в условиях многофакторного полевого много­летнего опыта нельзя в полной мере предусмотреть реальную изменчивость погодных условий и вызванное ею широчайшее варьирование почвенных ха­рактеристик. Путь построения и применения динамических имитационных моделей агроэкосистемы, как показывает отечественный и зарубежный опыт, наиболее перспективен.

Создана система отечественных базовых технологий производства приоритетных видов сельскохозяйственной продукции. В нее в концентриро­ванном виде сведены все самые эффективные приемы возделывания, уборки, послеуборочной обработки урожая, номенклатура необходимого техническо­го и ресурсного обеспечения.

На сегодняшний день методология формирования технологий получи­ла новое освещение. По фактору интенсивности предложено различать четы­ре категории технологий:

1) Экстенсивные технологии, ориентированные на использование есте­ственного плодородия почв без применения удобрений и других химических средств или с очень ограниченным их использованием.

2) Нормальные технологии, обеспеченные минеральными удобрениями и пестицидами в том минимуме, который позволяет осваивать почвозащит­ные системы земледелия, поддерживать средний уровень окультуренности почв, устранять дефицит элементов минерального питания, находящихся в критическом минимуме, и давать удовлетворительное качество продукции. В этих технологиях используются пластичные сорта зерновых.

3) Интенсивные технологии, рассчитанные на получение планируемого урожая высокого качества в системе непрерывного управления продукцион­ным процессом сельскохозяйственной культуры, обеспечивающие оптималь­ное минеральное питание растений и защиту от вредных организмов и поле­гания. Интенсивные технологии предполагают применение интенсивных сортов и создание условий для более полной реализации их биологического потенциала. Интенсивные технологии, рассчитанные, например, на 40-50 ц/га озимой пшеницы высокого качества, могут быть реализованы с исполь­зованием отечественной серийной техники, сортов, удобрений и импортных пестицидов.

4) Высокоинтенсивные технологии, рассчитанные на достижение уро­жайности культуры, близкой к ее биологическому потенциалу с заданным качеством продукции с помощью современных достижений научно-технического прогресса при минимальных экологических рисках. Они отно­сятся к категории так называемых точных технологий с использованием пре­цизионной техники, современных препаратов, информационных технологий. Высокоинтенсивные, или высокие технологии представляют собой качест­венный скачок и в создании сортов, и в подготовке почвы, и в насыщении

8. МИРОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И АГРОНОМИЧЕСКАЯ НАУКА РОССИИ В СОВРЕМЕННЫЙ ПЕРИОД43 1

технологическими операциями по уходу за посевами. В высоких технологиях достигается максимальная интеграция агроприемов с учетом их системного взаимодействия. Их следует осваивать в первую очередь в опытных и базо­вых хозяйствах научных центров для демонстрации возможностей научно-технического прогресса.

Высокоинтенсивные, или точные агротехнологий, занимают особое положение. Они создаются для особых сортов растений с высоким генетиче­ским потенциалом продуктивности и качества продукции, который реализу­ется точным регулированием продукционного процесса по микропериодам органогенеза различными средствами. Для этого необходимы дружный рост и развитие растений, что обеспечивается точным размещением семян на оди­наковую глубину в условиях исключительно ровной поверхности на произ­водственных участках с однородным почвенным покровом и оптимальными условиями увлажнения, теплообеспеченности, почвенного плодородия. Под­бор таких участков - необходимое условие высокой эффективности техноло­гии. Почвенно-микроландшафтная неоднородность сильно усложняет техно­логический процесс, в связи с необходимостью маневрирования технологи­ческими операциями в изменяющихся режимах доз удобрений, препаратов и т.п. По мере усложнения почвенно-ландшафтных условий ограничиваются возможности интенсификации агротехнологий без специальной мелиорации или она исключается.

Научные предпосылки для разработки и освоения адаптивно-ландшафтных систем земледелия и проектирование агротехнологий в широ­ких производственных масштабах требуют больших усилий, как по даль­нейшему развитию их научного обеспечения, так и организации проектно-изыскательских работ, инновационной деятельности.

В плане развития научного обеспечения проблемы необходимо:

• создание системы агроэкологической оценки земель, интегрирующей блоки агроклиматических, геоморфологических, почвенных, гидрогеологи­ческих и биологических условий;

• развитие агроэкологического районирования страны, создание агро-экологических карт различных масштабов по основным сельскохозяйствен­ным культурам;

• разработка ландшафтно-экологических классификаций земель по
природно-сельскохозяйственным провинциям;

• развитие методологии ландшафтно-экологического анализа террито­рии с целью проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий;

• оценка потенциала производительности земель в многофакторных полевых экспериментах;

• развитие теории структур почвенного покрова и их агроэкологиче-ская оценка;

• оценка биогенности и биологической активности почв, идентифика­ция и оценка экологических функций экологической устойчивости агро-ландшафтов и их экологической емкости;

432⁸- МИРОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И АГРОНОМИЧЕСКАЯ НАУКА РОССИИ В СОВРЕМЕННЫЙ ПЕРИОД

• развитие методов почвенно-ландшафтного картографирования мето­дологии формирования ГИС по агроэкологической оценке земель на локаль­ном и региональном уровнях.

Сравнительная оценка агротехнологий различного уровня интенсифи­кации представлена в таблице 27.