© Гулянов Ю.А., Чибилёв А.А., Левыкин С.В., 2022

УДК 633.11: 574.472

DOI: 10.24412/2712-8628-2022-3-76-95

 

НОВАЦИОННЫЕ ПРИЕМЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА ПАХОТНОПРИГОДНЫХ ПОЧВАХ СТЕПНОЙ ЗОНЫ УРАЛА И ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Ю.А. Гулянов, А.А. Чибилёв, С.В. Левыкин

Институт степи УрО РАН, Россия, Оренбург

e-mail: orensteppe@mail.ru

Аннотация: В статье представлены результаты оценки адаптивности реализуемых агротехнологий, их природоподобной и ресурсосберегающей направленности. Критериями оценки служили полнота и однородность формирования биологической массы полевых агроценозов посредством анализа пространственного распределения нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI). Объектом исследований выступали технологии возделывания полевых культур в традиционных и технологически инновационных модельных хозяйствах Курганской (КФХ «Иванов Н.Е.», ООО «Озерное»), Омской (КФХ «Люфт») областей и Алтайского края (ООО «Партнер»). Результаты проведенных исследований подтвердили высокую «пестроту» и низкую реализацию биологического потенциала выращиваемых культур при традиционных ресурсозатратных приемах возделывания. В качестве действенного средства повышения результативности полеводства, без усиления антропогенного прессинга, предложена оптимизация природоподобных ресурсосберегающих агроприемов и их адаптация в зональные системы земледелия. Они ориентированы на высокую реализацию биоклиматического потенциала, сохранение и расширенное воспроизводство почвенного плодородия, поддержание экологической безопасности прилегающих ландшафтов. Их внедрение способствует формированию более полной и однородной растительной массы, определяющей итоговую урожайность посевов и качество полученной продукции. Такие посевы характеризуются высокими значениями (0,75-0,80) NDVI и его меньшей полевой вариабельностью. Высока перспективность ландшафтообоснованного подхода к определению конфигураций полей (вписывание полей в естественный ландшафт) и насыщение севооборотов почвовосстанавливающими культурами (многолетние травы). Целесообразно использование высококачественного посевного материала и с.-х. техники, отказ от приемов агрессивной обработки почвы (вспашка, глубокое плоскорезное рыхление), мульчирование, переход к прямому посеву (No-till, Strip-till), выращивание жаростойких и засухоустойчивых скороспелых сортов местной селекции, внедрение прогрессивных способов уборки (очесывание). Не мене важны оптимизация отраслей растениеводства и животноводства, широкое применение органических удобрений и вермикомпостирование.

Ключевые слова: степная зона, рациональное природопользование, интенсификация земледелия, пахотнопригодные почвы, постцелинные регионы, Урал и Западная Сибирь.

 

INNOVATIVE METHODS OF RATIONAL NATURE MANAGEMENT IN THE INTENSIFICATION OF AGRICULTURE ON ARABLE SOILS OF THE STEPPE ZONE OF THE URALS AND WESTERN SIBERIA

Yu. Gulyanov, A. Chibilyov, S. Levykin

Institute of Steppe of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Russia, Orenburg

e-mail: orensteppe@mail.ru

Abstract: The article presents the results of assessing the adaptability of implemented agricultural technologies, their nature-like and resource-saving orientation. The evaluation criteria were the completeness and uniformity of the formation of the biological mass of field agrocenoses by analyzing the spatial distribution of the normalized difference vegetation index (NDVI). The object of research was the technology of cultivation of field crops in traditional and technologically innovative model farms of the Kurgan (FE “Ivanov N.E.”, ”Ozernoye” LLC), Omsk (FE “Lyuft”) regions and the Altai Territory (LLC “Partner”). The results of the carried studies confirmed the high “diversity” and low realization of the biological potential of cultivated crops with traditional resource-intensive cultivation methods. The optimization of nature-like resource-saving agricultural practices and their adaptation to zonal farming systems is proposed as an effective means of increasing the effectiveness of field farming, without rising anthropogenic pressure. They are focused on the high realization of the bioclimatic potential, the preservation and expanded reproduction of soil fertility, and the maintenance of the ecological safety of adjacent landscapes. Their introduction contributes to the formation of a more complete and homogeneous plant mass, which determines the final yield of crops and the quality of the resulting products. Such crops are characterized by high values (0.75-0.80) of NDVI and its lower field variability. The landscape-based approach determining field configurations (fitting fields into the natural landscape) and saturation of crop rotations with soil-restoring crops (perennial grasses) is highly promising. The use of high-quality sowing material and agricultural machines, abandoning the methods of aggressive tillage (plowing, deep flat loosening), mulching, switching to direct sowing (No-till, Strip-till), growing heat-resistant and drought-resistant early-ripening varieties of local selection, introducing progressive harvesting methods (combing) are reasonable. The optimization of crop and livestock industries, the widespread use of organic fertilizers and vermicomposting are important.

Key words: steppe zone, rational nature management, intensification of agriculture, arable soils, post-virgin regions, the Urals and Western Siberia.

Список литературы:

1. Lai Z., Chen M., Liu T. Changes in and prospects for cultivated land use since the reform and opening up in China // Land Use Policy. 2020. vol. 97. p. 104781.
2. Фудина Е.В. Развитие сельского хозяйства и продовольственная безопасность России // Успехи современной науки. 2015. № 5. С. 55-57.
3. Сулайманова Д.К., Маткеримова А.М. Продовольственная безопасность – основа жизнедеятельности людей // Экономика устойчивого развития. 2021. № 1(45). С. 131-134.
4. Zhou Y., Li X., Liu Y. Cultivated land protection and rational use in China // Land Use Policy. 2021. vol. 106. p. 105454.
5. Митрофанов Д.В. Повышение плодородия почвы и пути его сбережения на черноземах южных Оренбургского Предуралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 5(37). С. 27-30.
6. Степанова Л.П., Петелько А.И., Наконечный А.Г., Халимон С.Ю. Агроэкологическая оценка эффективности различных систем удобрения и контурных лесозащитных полос при воспроизводстве плодородия склоновых почв // Плодородие. 2020. № 1(112). С. 49-54.
7. Dengiz O., Baskan O. Land guality assessment and sustainable land use in Salt Lake specially protected area // Environmental Monitoring and Assessment. 2009. vol. 148. pp. 233-243.
8. Евдохина О.С. Мониторинг состояния земель сельскохозяйственного назначения и оценка использования технологических приемов почвозащитной системы землепользователями Омской области // Актуальные вопросы современной экономики. 2020. № 6. С. 182-192. 
9. Janus J. Measuring land fragmentation considering the shape of transportation network: A method to increase the accuracy of modeling the spatial structure of agriculture with case study in Poland // Computers and Electronics in Agriculture. 2018. vol. 148. pp. 259-271.
10. Безуглова О.С., Ильинская И.Н., Закруткин В.Е., Назаренко О.Г., Литвинов Ю.А., Гаевая Э.А., Меженков А.А., Жумбей А.И. Динамика деградации земель в Ростовской области // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2022. Т. 86. № 1. С. 41-54.
11. Collins B., Chenu K. Improving productivity of Australian wheat by adapting sowing date and genotype phenology to future climate // Climate Risk Management. 2021. vol. 32. p. 100300.
12. Сапанов М.К. Особенности и экологические последствия потепления климата в полупустыне Северного Прикаспия // Поволжский экологический журнал. 2021. № 1. С. 64-78.
13. Das J., Poonia V., Jha S., Kumar Goyal M. Understanding the climate change impact on crop yield over Eastern Himalayan Region: ascertaining GCM and scenario uncertainty // Theoretical and Applied Climatology. 2020. vol. 142. pp. 467-482.
14. Gulyanov Yu.A., Chibilyov A.A., Levykin S.V., Yakovlev I.V. Modern climatic resources of the farming post-virgin land regions in Ural and West Siberia and their agricultural assessment // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. vol. 624. p. 012226.
15. Максютов Н.А., Жданов В.М., Скороходов В.Ю., Кафтан Ю.В., Митрофанов Д.В., Зенкова Н.А., Жижин В.Н. Влагосберегающие приемы и технологии в земледелии Оренбуржья. 2015. № 6. С. 67-72.
16. Милюткин В.А., Стребков Н.Ф., Соловьев С.А., Макаровская З.В. Технические решения для технологий No-till и Strip-till // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 6(50). С. 61-63.
17. De Vita P., Di Paolo E., Fecondo G., Di Fonzo N., Pisante M. No-tillage and conventional tillage effects on durum wheat yield, grain guality and soil moisture content in southern Italy // Soil and Tillage Research. 2007. vol. 92. no. 1-2. pp. 69-78.
18. Hatfield J.L., Sauer T.J., Prueger J.H. Managing soils to achieve greater water use efficiency // Agronomy Journal. 2001. vol. 93. no. 2. pp. 271-280.
19. Tyler H.L. Winter cover crops and no till management enhance enzyme activities in soybean field soils // Pedobiologia. 2020. vol. 81-82. pp. 150666.
20. Беляков А.М., Назарова М.В. Агроландшафты и технологии засушливого земледелия // Научно-агрономический журнал. 2018. № 1(102). С. 35-39.
21. Гулянов Ю.А., Чибилёв (мл.) А.А., Чибилёв А.А., Левыкин С.В. Проблемы адаптации степного землепользования к антропогенным и климатическим изменениям (на примере Оренбургской области) // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2022. Т. 86. № 1. С. 28-40.
22. Корчагин В.А., Горянин О.И. Почвозащитные и влагосберегающие технологии возделывания яровых зерновых культур // Аграрный вестник Юго-Востока. 2009. № 2(2). С. 43-44.
23. Шабаев А.И. Ресурсосберегающие технологии возделывания озимой пшеницы в агроландшафтах Поволжья // Земледелие. 2009. № 4. С. 13-15.
24. Денисов Е.П., Солодовников А.П., Четвериков Ф.П., Тарбаев Ю.А. Влияние приемов минимизации обработки почвы и применения гербицидов на продуктивность ячменя в Поволжье // Нива Поволжья. 2013. № 1(26). С. 7-11.
25. Аношкин П.А., Васильев И.В., Скороходов В.Ю. Эффективность применения ресурсосберегающих технологий возделывания яровой мягкой пшеницы в условиях Оренбургского Предуралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 3(59). С. 15-16.
26. Сергеев В.С., Ибрагимова Г.Х. Экономическая эффективность ресурсосберегающих способов обработки почвы // Аграрный вестник Урала. 2010. № 3(69). С. 52-53.
27. Агеев А.А. Совершенствование минимизации обработки почвы в Челябинской области // Вестник Курганской ГСХА. 2021. № 2(38). С. 3-9.
28. Синещеков В.Е., Васильева Н.В., Дудкина Е.А. Экономические аспекты почвозащитной системы земледелия в лесостепи Приобья // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2011. № 3-4(219). С. 5-11.
29. Манылова О.В., Жаркова С.В. Влияние приемов минимизации обработки почвы на эффективность возделывания яровой пшеницы // Экономика и бизнес: теория и практика. 2020. № 10-2(68). С. 47-49.
30. Afshar R.K., Dekamin M. Sustainability assessment of corn production in conventional and conservation tillage systems // Journal of Cleaner Production. 2022. vol. 351. pp. 131508.
31. Barut Z.B., Ertekin C., Karaagac H.A. Tillage effects on energy use for corn silage in Mediterranean Coastal of Turkey // Energy. 2011. no. 36(9). pp. 5466-5475.
32. Kuhling I., Redozubov D., Broll G., Trautz D. Impact of tillage, seeding rate and seeding depth on soil moisture and dryland spring wheat yield in Western Siberia // Soil and Tillage Research. 2017. vol. 170. pp. 43-52.
33. Islam R., Reeder R. No-till and conservation agriculture the United States: An example from the David Brand farm, Carrol, Ohio // International Soil and Water Conservation Research. 2014. vol. 2. no. 1. pp. 97-107.
34. Дорожко Г.Р., Пенчуков В.М., Власова О.И., Бородин Д.Ю. Прямой посев полевых культур – одно из направлений биологизированного земледелия // Вестник АПК Ставрополья. 2011. № 2(2). С. 7-11.
35. Сухов А.Н., Плескачев Ю.Н., Борисенко И.Б., Беляков А.М. Прямой посев как основной элемент сберегающего земледелия // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2012. № 4(28). С. 54-57.
36. Горянин О.И., Щербинина Е.В. Прямой посев яровой твердой пшеницы в Среднем Заволжье // Успехи современного естествознания. 2018. № 10. С. 45-49.
37. Бакиров Ф.Г., Поляков Д.Г., Халин А.В., Баландина А.А. Прямой посев и No-till в Оренбуржье // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 5(73). С. 50-54.
38. Беляев В.И., Вольнов В.В., Рудев Н.В., Соколова Л.В. Оценка эффективности различных типов высевающих сошников при прямом посеве яровой пшеницы в условиях степной зоны Алтайского края // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2016. № 8(42). С. 143-148.
39. Liebhard G., Klik A., Neugschwandtner R.W., Nolz R. Effects of tillage systems on soil water distribution, crop development, and evaporation and transpiration rates of soybean // Agricultural Water Management. 2022. vol. 269. pp. 107719.
40. Peng Z., Wang L., Xie J., Li L., Coulter J.A., Zhang R., Luo Z., Cai L., Carberry P., Whitbread A. Conservation tillage increases yield and precipitation use efficiency of wheat on the semi-arid Loess Plateau of China // Agricultural Water Management. 2020. vol. 231. p. 106024.
41. Roozbeh M., Rajaie M. Effects of residue management and nitrogen fertilizer rates on accumulation of soil residual nitrate and wheat yield under no-tillage system in south-west of Iran // International Soil and Water Conservation Research. 2021. vol. 9. no. 1. pp. 116-126.
42. Melman D.A., Kelly C., Schneekloth J., Calderon F., Fonte S.J. Tillage and residue management drive rapid shanges in soil macrofauna communities and soil properties in a semiarid cropping system of Eastern Colorado // Applied Soil Ecology. 2019. vol. 143. pp. 98-106.
43. Гулянов Ю.А. Перспективы использования информационных ресурсов ДЗЗ для управления продукционным процессом полевых культур // Земледелие. 2022. № 2. С. 26-31.
44. Gulyanov Yu. A. Scientific bases of principles estimating a state of the vegetation cover in steppe agrocenoses using innovative methods of smart agriculture // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Ninht International Symposium “Steppes of Northern Eurasia”, Orenburg, 07-11.06.2021. IOP Publishing. 2021. vol. 817. pp. 012039.
45. ЕМИСС. Государственная статистика. Площадь сельскохозяйственных угодий. Валовой сбор сельскохозяйственных культур [Электронный ресурс]. URL: https://www.fedstat.ru/indicator/30950 (дата обращения: 20.06.2022).
46. Регионы России. Социально-экономические показатели. 2020: Стат. сб. / Росстат. М., 2020. 1242 с. [Электронный ресурс]. URL: https://rosstat.gov.ru/folder/210/document/13204 (дата обращения: 10.04.2022).
47. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
48. Eigner A.E., Nuppenau E.A. Applied spatial approach of modeling field size changes based on a consideration of farm and landscape interrelation // Agricultural Systems. 2019. no. 176. pp. 102648.
49. Красницкий В.М., Шмидт А.Г., Шойкин О.Д. Оценка состояния плодородия почв в Омской области // Плодородие. 2017. № 4(9). С. 27-29.
50. Berner, A., Hildermann, I., Fliebbach, A., Pfiffner, L., Niggli, U., Mader, A. Crop yield and soil fertility response to reduced tillage under organic management // Soil and Tillage Research. 2008. no. 101(1-2). pp. 89-96.
51. Тиссен Р., Беляев В.И., Кузнецов В.Н., Соколова Л.В. Оценка эффективности затрат при реализации полосовой технологии осенней обработки почвы в условиях засушливой степи Алтайского края // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017. № 9(155). С.18-23.

Для цитирования: Гулянов Ю.А., Чибилёв А.А., Левыкин С.В. Новационные приемы рационального природопользования при интенсификации земледелия на пахотнопригодных почвах степной зоны Урала и Западной Сибири // Вопросы степеведения. 2022. № 3. С. 76-95. DOI: 10.24412/2712-8628-2022-3-76-95