Введение. В России существует классификация зерновых культур, принятая Госсорткомиссией по испытанию и охране селекционных достижений. Исходя из основного назначения и способов использования урожая культур выделяют: зерновые культуры – пшеница, рожь и тритикале; крупяные – рис, просо, гречиха; зернофуражные – овес и ячмень; зерно-кормовые – кукуруза, сорго, африканское просо, чумиза, суданская трава и др.
Значение крупяных культур трудно переоценить, на протяжении сотен лет крупы являются основой рациона питания большинства жителей планеты. В Татарстане к основным крупяным зерновым культурам относится просо и гречиха. Однако в структуре посевных площадей они занимают незначительный вес.
Так, по данным Росстата если в 2015 году в структуре посевных площадей Республики Татарстан доля выращивания просо составляла 0,05% (1,4 тыс. га), гречихи – 0,6% (16,6 тыс. га), то к 2023 году отмечено уменьшение посевов проса до 0,6 тыс. га (0,03%) и увеличение площадей гречихи до 17,1 тыс. га (0,7%) [1]. По Российской Федерации в настоящее время доля крупяных культур в структуре посевов – 1,8%, доля по Приволжскому Федеральному округу – 2,7%. А если учесть, что в год минимальная норма потребления на одного человека пшена – 1,5-2,0 кг, гречки – 3,0-3,5 кг [2], то очевидно, что производство данных культур находится на недостаточном уровне. Возможно, одна из причин столь низкого производства – сильные колебания урожайности по годам. В качестве примера приведем данные МСХиП РТ за 2019-2023 гг. Средняя урожайность гречихи за 2020-2023 гг. составила 10,9 ц/га (минимальная в 2021 г. - 9,0 ц/га, максимальная в 2022 г -16,0 ц/га), а средняя урожайность проса за эти же годы 19,1 ц/га (минимальная в 2023 г. – 6,7 ц/га, максимальная в 2022 г - 32,0 ц/га).
Расширение посевов крупяных культур должно происходить не только для достижения продовольственной безопасности нашей страны, но и для обеспечения населения разнообразными, вкусными и здоровыми продуктами питания. Стоит обратить особое внимание на культуру полбы – она может стать хорошей альтернативой за счет своей потенциально более высокой урожайности, неприхотливости к почвенным условиям, засухоустойчивости, стрессоустойчивости [3,4], а также высокой питательной ценности [5,6,7]. Средняя урожайность по республике за 2020-2023 гг. составила 25,8 ц/га, максимальная урожайность была получена в 2022 г – 42,5 ц/га. Полба относится как к зерновой, так и к крупяной категории. До XIX века она была широко распространённой культурой на Руси, составляя значительную часть повседневного рациона русских крестьян. Ее полюбили за сладковатый, насыщенный вкус, хорошую развариваемость и выход крупы (75-80%) [3,4,8]. Считается, что полба (двузернянка) по питательности как крупяная культура превосходит овес, ячмень и не уступает гречихе и рису [9]. Важно учитывать, что полба может удовлетворить вкусовые предпочтения потребителей, предлагая им разнообразные и питательные блюда, мучные изделия и напитки, что делает её привлекательной для современного рынка продуктов питания [6,7].
Увеличение площадей крупяных культур следует начинать с планирования научно-обоснованной системы севооборотов. Организация территории внутрихозяйственного землеустройства на основе агроландшафтного проектирования позволяет наиболее рационально использовать земельные ресурсы, улучшает экосистему, позволяет повышать уровень плодородия, а значит в конечном итоге – вести сельское хозяйство прибыльно [10,11]. Внедрение ГИС-технологии для создания карт плодородия, развития негативных процессов, анализа рельефа и почвенных данных в настоящее время – это обязательный элемент при разработке комплекса управленческих решений, позволяющий с легкостью автоматизировать процесс организации территории хозяйств [12,13].
Цели исследований: 1) Оптимизация использования почвенных ресурсов посредством разработки севооборота, насыщенного крупяными культурами, на уровне отдельного сельскохозяйственного предприятия; 2) Оценка экономической эффективности применения биопрепаратов в предпосевной подготовке семян полбы (двузернянки) на серых лесных почвах с учетом расчетных норм минеральных удобрений.
Условия, материалы и методы. Для основы исследований были оцифрованы материалы почвенного обследования РОСГИПРОЗЕМА 70-90 х гг. Сабинского муниципального района. Все сведения вносились в электронную базу данных центра агрохимической службы «Татарский» на основе системы управления базами данных PostgreSQL. Операционная деятельность осуществлялась в среде ArcGIS. Для обработки почвенных и агрохимических данных нами был разработан специализированный модуль базы данных на языке программирования PHP с веб-интерфейсом, обеспечивающий автоматизацию процессов составления почвенных, эрозионных карт и карт агроэкологических типов земель.
Полевые опыты закладывались в 2020-2023 гг. на территории хозяйства ООО «Саба» отделение «Сатышево» Сабинского района РТ. Сорт полбы Руно был выбран по результатам ранее проведенных исследований [14,15]. Почва –серая лесная тяжелосуглинистая. Кислотность почвы опытного участка (в солевой вытяжке) – 6,2; по содержанию обменного фосфора по Кирсанову – 127 мг/кг, по обменному калию - 138 мг/кг, содержание гумуса – 3,4% по Тюрину. Двухфакторный опыт заложен по Б.А. Доспехову [16], размер делянок 108 м2 с систематическим расположением, трехкратная повторность.
Схема опыта: Фактор А – расчетные фоны удобрений: I. Контроль (без удобрений); II. N59P30K48 – внесение удобрений на получение 2,5 т/га зерна; III. N71P36K58 – внесение удобрений на получение 3,0 т/га зерна.
Фактор В – предпосевная обработка семян биопрепаратами: I. Доспех 3 – 0,5 л/т семян (контроль без обработки); II. Азотовит – 1 л/т семян; III. Ризоагрин –1 л/т семян; IV. Биостим Старт – 1 л/т семян. Обработка семян полбы биопрепаратами Азотовитом (бактерии рода Beijerinckia fluminensis) и Ризоагрином (Agrobacterium radiobacter ) проводилась непосредственно в день посева в темном помещении. Биостим Старт (содержащий аминокислоты, полисахариды и ряд макро- и микроэлементов: N, P2O5, K2O, MgO, Mn, Zn, Cu, B, Mo) применялся за 10-15 дней до посева совместно с фунгицидом Доспех-3.
Согласно принятой в регионе классификации гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) 0,5-1 характеризует засушливость; ГТК < 0,5 – крайнюю засушливость; ГТК > 1,0 – избыточную влажность и ГТК = 1,0 говорит о сбалансированности прихода и расхода влаги [17], в 2020 и 2022 гг. ГТК составили 1,5 и 1,25 соответственно – достаточно увлажненные годы, тогда как 2021 г и 2023 гг. имели характеристики засушливости с ГТК – 0,55 и 0,84.
Результаты и обсуждения. ООО «Саба» расположено в Предкамской зоне Республики Татарстан. Сначала была построена почвенная карта отделения «Сатышево». При пересечении почвенных разностей с существующими полями хозяйства выделяются элементарные почвенные ареалы – наименьшие однородные участки почвенного покрова, внутри которых сохраняется одинаковый тип почвы и одинаковые агрофизико-химические свойства. Они незаменимы при анализе вариабельности содержания питательных элементов, а также при оценке уровня продуктивности полей.
В почвенном покрове данного отделения хозяйства преобладают серые лесные почвы – 61%, второстепенными почвами являются подзолистые – 23,5%, дерново-карбонатные занимают 11,9% территории, лугово-черноземные – 2,4% и пойменные – 1,2%. Почвы в основном среднесуглинистого гранулометрического состава – 59%, тяжелосуглинистого и глинистого – 35 %, легкосуглинистого – 6%.
Далее создаются карты эрозионных процессов, уклонов и экспозиции. В данном отделении хозяйства 46% почв относятся к слабосмытым почвам, 45 % – эрозионно неопасные на пологом склоне водораздела, 9% - к среднесмытым почвам с уклоном 3-5º. Все имеющиеся данные по плодородию, мощности гумусового горизонта, плотности, каменистости также вносятся в базу данных. Эти сведения являются основой для дальнейшей разработки адаптивно-ландшафтной системы земледелия, расчета баллов и индексов плодородия, выделения категории особо ценных земель, расчета нормативной урожайности и кадастровой оценки земель.
Результатом анализа всех имеющихся сведений является выделение однородных групп земель по почвенным условиям, наличию и склонности к процессам эродированности, рельефу, негативным процессам, для которых необходима разработка разных типов систем земледелия и севооборотов – как структурной единицы (рис.1). Данный процесс автоматизирован с помощью созданного модуля для работы с базой данных. Всего выделяется 4 агроэкологических класса земель: плакорный (равнинные земли), два склоновых и гидроморфный.
|
Примечание: л – легкосуглинистые; с- среднесуглинистые; т – тяжелосуглинистые; г – глинистые почвы. Рис.1. Карта агропроизводственных групп почв ООО «Саба» отделения «Сатышево» |
В соответствии с этими агроэкологическими типами делается нарезка на поля в севооборотах по степени пригодности для возделывания конкретных сельскохозяйственных культур, с учетом общей специализации сельскохозяйственного предприятия. Возможно пренебрежение мелкими нетипичными выбивающимися из общей группы участками другого класса, для оптимизации проводимых агротехнических приемов в дальнейшем.
В анализируемом отделении данного хозяйства из 4071,3 га пашни 45,8% относится ко II агрогруппе земель, 8,7% - к III группе и 3,5% - к IV группе. К I группе плакорных земель без ограничивающих факторов для производства относится 42,1% земель – 1709 га. Возможны зернотравянопропашные и зернопаропропашные севообороты с сидеральным паром. Известкование. Применение высокоинтенсивных агротехнологий. Дифференцированная система обработки почвы с созданием на поверхности мульчи из органических остатков. Обычно эти земли не подвержены водной и ветровой эрозии и проведение противоэрозионных мероприятий не требуется.
Рекомендованный адаптивный зерно-паро-пропашной севооборот для I агрогруппы земель: пар занятый – озимая пшеница – яровой рапс – полба – ячмень – кукуруза на силос – горох – озимая рожь – яровая пшеница.
Хотя длительный цикл усложняет организацию управления и учет питательных веществ, продуманная стратегия ведения хозяйства и регулярный мониторинг агрохимических показателей сводят эти риски к минимуму и обеспечивают высокую экономическую выгоду. Разнообразие культур в севообороте снижает вероятность накопления вредных организмов и болезней, характерных для отдельных видов растений. Занятый пар (чаще однолетние зернобобовые культуры) – это отличный способ борьбы с сорняками и болезнями, улучшения структуры почвы, источник дополнительного получения продукции. Выбор культуры для занятого пара зависит от состояния плодородия конкретного поля и задач хозяйства. Рапс и кукуруза благодаря своей мощной корневой системе улучшает водопроницаемость и аэрацию почвы, что положительно сказывается на последующих культурах. Полба обладает устойчивостью к неблагоприятным условиям и низким требованиям к почве, что делает её отличным выбором после интенсивных культур, таких как рапс. Также в научной литературе имеются сведения, что после рапса у полбы отмечается повышенное содержание белка, клейковины и N, P, Fe и Zn в зерне и увеличение урожайности [18].
В таблице 1 представлен валовый сбор зерновых единиц с данного севооборота, исходя из средних урожайностей культур в зоне исследования. Средний сбор с 1 гектара севооборотной площади составил 3,5 тыс. зерн.ед/га. Коэффициенты перевода сельскохозяйственных культур в зерновые единицы были взяты из Приказа Минсельхоза России от 06.07.2017 г. №330.
Таблица 1 - Продуктивность зерно-паро-пропашного севооборота, т/га
|
№ поля севооборота |
Культуры |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Показатель |
пар заня-тый |
озимая пшеница |
яровой рапс |
полба |
ячмень |
кукуруза на силос |
горох |
озимая рожь |
яр. пшеница |
|
Средние урожайности, т/га |
25 |
4,5 |
2,8 |
2,5 |
2,7 |
30 |
2,5 |
3,14 |
3,5 |
|
Коэффициент перевода в зерн.ед. |
0,14 |
1 |
1,36 |
1 |
1 |
0,17 |
0,99 |
1 |
1 |
|
Сбор зерновых единиц, т/га |
3,5 |
4,5 |
3,8 |
2,5 |
2,7 |
5,1 |
2,5 |
3,14 |
3,5 |
В таблице 2 представлены показатели экономической эффективности в наших исследованиях. Максимальное увеличение стоимости валовой продукции было отмечено в варианте на 3,0 т/га зерна ˗ 43,6 тыс. руб./га, что выше контроля (без удобрений) на 82,4%. Прибавка стоимости валовой продукции от применения ассоциативных диазотрофов (Азотовит и Ризогрин) была на уровне 0,9-2,2 тыс. руб./га без удобрений и 1,4-2,3 тыс. руб./га в 3 блоке опытов. Внесение азотно-фосфорно-калийных удобрений на планируемые урожайности (без применения биопрепаратов в предпосевной подготовке) увеличивает рентабельность производства зерна полбы с 21,9 до 37,1%. Максимальная рентабельность была достигнута в варианте применения биостимулятора Биостим Старт в дозе 1 л/т семян + минеральные удобрения (на 3,0 т/га зерна) – 42,4%.
Положительный эффект Биостим Старта можно объяснить тем, что биостимуляторы более устойчивы к неблагоприятным метеорологическим условиям и совместимы с химическими средствами защиты растений, в то время как эффективность микробиологических препаратов может сильно снижаться из-за температуры, влажности и наличия конкурентов в почвенном микробиоме.
Таблица 2 - Экономические показатели применения минеральных удобрений и биопрепаратов в технологии возделывания полбы Руно (2020-2023 гг.)
|
Фактор А (расчет-ные дозы NPK) |
Фактор В (биопрепараты в предпосевной обработке семян) |
Урожайность, т/га |
Стоимость валовой продукции, тыс. руб./га |
Общие затра-ты тыс. руб./га |
Чистая прибыль тыс. руб. /га |
Рента-бель-ность, % |
Себестоимость тыс. руб./т |
|
Контроль (без удобре-ний) |
Доспех 3 – 0,5 л/т семян (контроль) |
1,45 |
23,9 |
19,6 |
4,3 |
21,9 |
13,5 |
|
Азотовит - 1 л/т |
1,50 |
24,8 |
20,0 |
4,8 |
24,0 |
13,3 |
|
|
Ризоагрин - 1 л/т |
158 |
26,1 |
20,8 |
5,3 |
25,5 |
13,2 |
|
|
Биостим Старт – 1 л/т |
1,64 |
27,1 |
21,2 |
5,9 |
27,8 |
12,9 |
|
|
Фон питания на 2,5 т/га зерна (N59P30K48) |
Доспех 3 – 0,5 л/т семян (контроль) |
2,25 |
37,1 |
28,6 |
8,5 |
29,7 |
12,7 |
|
Азотовит - 1 л/т |
2,35 |
38,8 |
29,6 |
9,2 |
31,1 |
12,6 |
|
|
Ризоагрин - 1 л/т |
2,38 |
39,3 |
29,9 |
9,4 |
31,4 |
12,6 |
|
|
Биостим Старт – 1 л/т |
2,47 |
40,8 |
30,2 |
10,6 |
35,1 |
12,2 |
|
|
Фон питания на 3,0 т/га зерна N71P36K58) |
Доспех 3 – 0,5 л/т семян (контроль) |
2,64 |
43,6 |
31,8 |
11,8 |
37,1 |
12,0 |
|
Азотовит - 1 л/т |
2,73 |
45,0 |
32,4 |
12,6 |
38,9 |
11,9 |
|
|
Ризоагрин - 1 л/т |
2,78 |
45,9 |
32,5 |
13,4 |
41,2 |
11,7 |
|
|
Биостим Старт – 1 л/т |
2,85 |
47,0 |
33,0 |
14,0 |
42,4 |
11,6 |
|
|
|
НСР0,5 А |
0,21 |
|
|
|
|
|
|
|
В |
0,18 |
|
|
|
|
|
|
|
АВ |
0,23 |
|
|
|
|
|
Выращивание полбы очень выгодно, цены на нее гораздо выше, чем на другие зерновые культуры. В годы исследований цена реализации полбы не опускалась ниже 15,0 руб./кг., а цена на цельнозерновую крупу в магазинах достигала 50-80 руб./кг.
Выводы. Исследования показали, что совместное применение минеральных удобрений и биопрепаратов в технологии возделывания полбы (двузернянки) значительно повышает экономические показатели. Использование биопрепарата Биостим Старта в дозе 1 л/т в предпосевной обработке семян полбы Руно на фоне минерального питания N71P36K58 обеспечивает наибольшую рентабельность производства – 42,4%. Стоимость валовой продукции увеличивается с 23,9 тыс руб/га в контроле до 43,6 тыс. руб./га.
