В настоящее время Россия, также как и все развитые страны, заинтересована в целесообразной научно и экологически обоснованной интенсификации сельскохозяйственного производства с повышенной отдачей от применяемых технических средств. Именно таким требованиям и отвечает развиваемый в нашей стране адаптивно-ландшафтный подход к землепользованию. Новая парадигма природопользования потребовала углубления научных исследований, направленных на выработку оптимальных (рациональных) агротехнологических решений дифференцированно к почвенно-климатическим особенностям каждого поля и экономическим возможностям конкретного хозяйства. При этом предполагается широкое использование современной вычислительной техники, математических методов и, как показал зарубежный и отечественный опыт, наибольший эффект может быть получен при реализации рекомендованных к выполнению агроприёмов по технологии точного земледелия.

Точное земледелие (ТЗ) базируется на современных информационном и техническом обеспечениях технологий и строится на основополагающей идее рационального ведения сельского хозяйства в эпоху техногенеза, обоснованного производства по количеству и качеству растениеводческой продукции и сырья для промышленности при неукоснительном соблюдении требований по предотвращению деградации природной среды. Суть ТЗ заключается в том, что управление процессом формирования урожая осуществляется с максимальным учетом неоднородности почвенного покрова и состояния посева. Главное в ТЗ — измерить, выделить границы неоднородности на сельскохозяйственном поле и применить максимально все возможности, положительно влияющие на продуктивность растений. Как показывает опыт, чем выше неоднородность сельскохозяйственных угодий, тем выше экономическая целесообразность применения Т3. В нашей же стране амплитуда природных условий колеблется в широком диапазоне, поэтому различные комбинации сочетания климата, рельефа, почвенных условий практически повсеместно объективно обуславливают чрезвычайную природную неоднородность сельскохозяйственных угодий.

Для выявления неоднородности на сельскохозяйственном поле возможно применение подробных агрохимических и агрофизических обследований стандартными методами, которые громоздки и дороги, так как объект исследования обычно разбивается на небольшие участки и производится подробное обследование каждого. Наряду с этим сейчас активно внедряются дистанционные методы обследования, что снижает материальные и временные затраты. Еще одним подходом к изучению земель сельскохозяйственного назначения является метод вероятностно-стохастического моделирования для выделения относительно однородных зон на поле по данным электронной карты урожайности. Этот метод в настоящее время является по нашему мнению наиболее продвинутым, так как позволяет использовать последние достижения научной мысли и технического прогресса для планирования агротехнологий и их реализации в системе точного земледелия.

Практическое испытание всех этих технологий сейчас активно осуществляется на Меньковской опытной станции Агрофизического института, находящейся в Гатчинском районе. Вообще говоря, наш район примечателен тем, что на его территории работают два научно-исследовательских учреждения сельскохозяйственного профиля, имеющих широкую известность в России и даже за рубежом. Это Ленинградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, находящийся в п.Белогорка, который знаменит своими сортами сельскохозяйственных культур, и Меньковская опытная станция, на которой вот уже 40 лет внедряются в растениеводство и земледелие самые передовые идеи.

Не всегда, правда, новшества в сельскохозяйственном производстве удачны. Возьмём, к примеру, повсеместное выращивание кукурузы в хрущёвские времена. А известно ли вам, откуда пошёл гулять по Северо-Западу пресловутый борщевик? Из Больших Колпан Гатчинского района. Именно там были осуществлены под контролем районного начальства первые производственные посевы этого монстра. Безусловно, как силосная культура борщевик своей массой мог привлечь тогдашних руководителей сельского хозяйства, ведь надо же было обеспечивать дешёвыми сочными кормами огромные животноводческие комплексы. Плохо то, что наука проспала тот факт, что эта культура с Северного Кавказа так лихо адаптировалась к местным условиям. Вернемся, однако, к нынешним изысканиям учёных-аграриев.

Точное земледелие (его ещё называют координатным земледелием) появилось не случайно. Во-первых, это мировая тенденция — использовать в производстве продуктов питания самые современные технологии: применение различных электронных карт и сенсоров, систем определения координат, современной сельскохозяйственной техники. Во-вторых, применение средств защиты растений и минеральных удобрений при дефиците органических ведёт к загрязнению окружающей среды токсическими химикатами. Не везде применение этих средств оправдано. Внесение минеральных удобрений всплошь без учёта конкретных почвенных характеристик плодородия пашни, конечно, влечёт за собой и нарушение экологического равновесия и лишние затраты. Поэтому для ТЗ так важно детальное изучение объекта природопользования — сельскохозяйственного поля.

В качестве дистанционного метода обследования посевных площадей учёные используют беспилотный летательный аппарат, оснащенный фотокамерой. Полученные фотоснимки обрабатываются в специализированном программном обеспечении, позволяющем выделять локальные области неоднородностей по спектральным характеристикам. После детального обследования области неоднородности создается карта задания на определенную агротехническую операцию.

Для почвенного обследования используется автоматический почвенный пробоотборник с привязкой к системе глобального позиционирования каждой пробы и лаборатория для экспресс-анализа в полевых условиях. Анализы почвы и растений проводятся в сертифицированной лаборатории на базе Агрофизического института.

Уже в течение нескольких лет на биополигоне Меньковской опытной станции отрабатывается методология применения информационной технологии точного земледелия при возделывании яровой пшеницы. Оценка системы точного земледелия проводится в сравнении с абсолютным контролем, когда удобрение совсем не вносится и системой применения удобрений, традиционной для северо-западной зоны (сплошное внесение). Основой для применения системы точного земледелия служит проведенное ранее подробное агрохимическое обследование с привязкой отобранных образцов к системе глобального позиционирования, дистанционное зондирование с беспилотного летательного аппарата, оценка карты урожайности предыдущих лет и создания на основе этих данных карт-заданий на проведение агротехнических мероприятий. В технологии точного земледелия использовалась современная сельскохозяйственная техника с возможностью дифференцированного внесения допосевного удобрения и подкормок, а также средств защиты растений.

Многообразие условий сельскохозяйственного производства затрудняет возможность непосредственного определения роли метеофактора в каждом данном изменении урожайности. В то же время следует иметь в виду, что одно и то же изменение метеорологических условий (например, увеличение осадков) или один и тот же агротехнический прием (внесение подкормок или культивация) по-разному проявляют себя в разные годы с иным сочетанием погодных условий. Поэтому накопление данных и их анализ проводятся дифференцированно по зонам при одновременном учете специфики условий соответствующих лет.

Урожайность – важнейший фактор, отражающий уровень сельскохозяйственного производства. От правильного планирования и прогнозирования уровня урожайности сельскохозяйственных культур во многом зависят плановые экономические показатели: себестоимость продукции, производительность труда, рентабельность и др. При расчете экономической эффективности применения химических средств стоимость прибавки продукции, полученной от внесения минеральных удобрений или гербицидов, сопоставляется с дополнительными затратами по их использованию. К ним относятся затраты на приобретение, погрузку, доставку, хранение, подготовку, внесение в почву, а также на уборку дополнительного урожая.

Процесс получения растениеводческой продукции распределён во времени и пространстве, т.е. он осуществляется на некоторой территории и на определенной глубине почвенного покрова. Эта территория не является однородной даже в пределах одного поля или его части. По этой причине технологические операции, производимые на этом поле, должны быть дифференцированы не только во времени (с учётом изменчивости погодных условий) и по полям севооборота, но и варьироваться в пределах одного поля.

Проведение полевого опыта показало, что в среднем за три года проведения исследований, использование традиционной технологии выращивания яровой пшеницы давало прибавку урожая по сравнению с контролем 3,6 ц/га, высокоинтенсивной – 10,4 ц/га, а технологии точного земледелия, когда удобрения и средства защиты растений применялись только там, где это необходимо - 20 ц/га. В целом же урожайность яровой пшеницы в вариантах ТЗ составляет 6-7 т/га, что на пределе потенциальной возможности этого сорта. Это говорит о том, что растения в период вегетации получали близкую к оптимальной агротехнологию.

Дифференцированное использование средств химизации оказало положительный эффект не только на формирование величины урожая, но и его качество. Так, при дифференцированном использовании средств химизации отмечается увеличение стекловидности зерна, содержания сырого белка и сырой клейковины и ее качества, а также увеличивается число падения в зерне.

В качестве заключения хочется предупредить тех скептиков, которые, прочтя этот материал, могут сказать: «Ну что тут говорить, посмотрите кругом — сельское хозяйство развалено, не пашется, не сеется, а здесь о высоких технологиях...» Это будет правдой. Однако не всегда же мы будем сидеть в такой разрухе. Мы должны думать о будущем, в том числе и о возрождении нашего сельского хозяйства на основе последних достижений науки и техники. И если российские учёные на те гроши, которые им отпускает наше государство, способны встать на одну ступеньку в своих исследованиях с такими сытыми странами как Германия, Канада, США, то стоит отдать им должное хотя бы в плане уважения.

Айвазов Г.С., Якушева Л.Н.

2.09.2009