Россия
сотрудник
Россия
сотрудник
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.06.01 Сельское хозяйство
ББК 40 Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
ТБК 63 Науки о Земле. Экология
BISAC TEC003000 Agriculture / General
В работе рассматриваются научные разработки кафедры сельскохозяйственной мелиорации и агроэкологии, преобразованное в настоящее время на кафедру «Землеустройство и кадастры» в области мелиорации земель Республики Татарстан. Особое внимание акцентировано цифровым технологиям определения оптимальных сроков полива, утилизации сточных вод животноводческих комплексов, лесотехническому обустройству территории оросительных систем и разработке природоохранных технологий возделывания овощных и кормовых культур на орошении.
мелиорация земель, орошение, виды поливов, цифровая технология, системы удобрения, система обработки и защиты почв, лесотехническое обустройство, природоохранные технологии, интенсификация орошаемого земледелия
Ведение. Мелиорация как самостоятельная отрасль в нашей республике начала формироваться ровно 100 лет тому назад, после сильнейшей засухи 1921 г., вызвавшая массовый голод и смерть населения Среднего Поволжья. С тех пор на мелиорацию земель руководство Российской Федерации и Республики Татарстан обращают самое пристальное внимание [1, 2]. Согласно целевой программе «Мелиорация земель Республики Татарстан на 2020–2025 гг.» планируется завершить капитальный ремонт 450 плотин и оросительных систем на площади 200 тыс. га, построенных под руководством министра мелиорации и водного хозяйства ТАССР, первого президента Республики Татарстан М.Ш. Шаймиева.
Гидротехническая мелиорация, в прошлом и в настоящее время, была и остается самой быстро окупаемой (прибавками урожайности), но самой капиталоемкой отраслью в Российской Федерации, в том числе и в Республике Татарстан (180…200 тыс. руб./га в среднем по РТ) [3, 4]. В связи с этим разработка и внедрение инновационных приемов мелиоративного земледелия, обеспечивающих повышение экономической эффективности сельскохозяйственного производства Респу-лики Татарстан, является актуальной проблемой, как с теоретической, так и практической точки зрения.
Место условия и методы исследований. Исследования проведены в 1996–2021 гг. на орошаемых типичных серых лесных почвах базового хозяйства Казанского ГАУ КФХ-ИП «Вафин Р.К.» Лаишевского муниципального района с координатами: широта 55.561311 и долгота 49.316769, а лабораторные анализы – в Центре агрохимической службы «Татарский» и в центре агроэколгических исследований Казанского ГАУ.
Основным методом исследований были полевые опыты, сопровождающиеся многочисленными анализами и корреляционно-регрессионными математическими обработками полученных результатов.
Агрометеорологические условия в годы проведения исследований существенно отличались от среднемноголетних показателей: от острозасушливых (2010, 2021 г.) до относительно прохладных и дождливых (1997 г.).
Результаты и их обсуждение
1. Общие вопросы орошаемого земледелия Виды поливов. Возделываемые на орошении сельскохозяйственные культуры предъявляют различные требования к видам полива. Мелкосемянные культуры (капуста, морковь, многолетние травы) очень отзывчивы на поливы увлажнительные, на посевах кукурузы полив влагозарядковый обеспечивает существенную прибавку урожайности зерна, на посадках картофеля эффективность полива освежительного была выше по сравнению с другими видами полива.
На посевах безрассадной капусты и моркови полив укрепительный после формирования густоты растений является решающим фактором формирования высокопродуктивных агроценозов также, как и поливы вегетационные в критический период потребления воды растениями.
Сроки полива. Для определения оптимальных сроков полива наряду с общеизвестными методами рекомендуется применять цифровые технологии, основанные на тепловизионной съемке орошаемого участка при помощи Flie Boson с использованием квадракоптеров (Dipyantom 4 Pro).
Между температурой и влажностью почвы существует прямая зависимость. На основе данной закономерности нами рассчитана диаграмма шкалы определения сроков полива, которая совпала с критическим периодом потребления воды кукурузы. В результате кратность полива сократилась до трех против пяти поливов, установленных по фактической влажности почвы прибором «Днестр-1», а валовой сбор кормовых единиц составил 7,65 т/га, что выше контроля на 22,6 %.
Система удобрений. Нормы минеральных удобрений, рассчитанных по закону возврата, с учетом коэффициента поправки на плодородие почвы обеспечили наибольшую окупаемость NPK: • при послойном их внесении (50 % под вспашку, 25 % под предпосевную культивацию, 5 % при посеве, 20 % в виде подкормки в период роста и развития растений);
• при внесении части минеральных удобрений совместно с поливной водой (гидроподкормка 30 кг/га аммиачной селитры); • при утилизации жидкого навоза, навозной жижи и сточных вод животноводческих комплексов на земледельческих полях орошения, технология которой разработана студентками кафедры землеустройства и кадастров Г.И. Сабировой (2018–2019 гг.) и Р.М. Ганиевой (2020–2021 гг.). С результатами исследований Г.И. Сабирова принимала участие в открытом конкурсе на соискание премии им. Н.И. Лобачевского, получила диплом лауреата в номинации «Сельское хозяйство» и за выдающиеся способности в учебной и научной деятельности удостоена специальной стипендии Республики Татарстан, что является лучшим доказательством научной новизны и практической значимости, проводимых исследований Казанского ГАУ в области мелиорации земель.
Система основной обработки почвы изучена в 2000–2004 гг. В опытах сравнивали 4 способа основной обработки почвы (дискование – контроль, плоскорезная обработка, дискование + плоскорезная обработка, дискование + вспашка) на вариантах с поверхностной обработкой почвы урожайность зерна яровой пшеницы в среднем за 3 года составила 3,62 т/га, что на 1,31 т/га меньше по сравнению с традиционной системой основной подготовки почвы (дискование + вспашка с оборотом пласта). Такая же существенная разница отмечалась и по другим культурам орошаемого севооборота: урожайность зеленой массы многолетних трав на варианте со вспашкой была на 21,1 % выше по сравнению с поверхностной обработкой, а у кукурузы данная разница выросла до 27,1 %.
Система защиты почв от ирригационной эрозии и заболачивания орошаемых земель. В ходе проведения исследований выявлены причины возникновения ирригационной эрозии, заболачивания орошаемых земель и разработаны агротехнические меры борьбы (применение таких перспективных видов полива, как мелкодисперсное, капельное орошение, уничтожение гигрофитных видов сорных растений, углубление плотного слоя, разноглубинная обработка почвы), посадка влаголюбивых пород деревьев и кустарников.
Система лесотехнического обустройства. Организация территории оросительных систем предусматривает посадку следующих лесных полос: полезащитные лесные полосы продуваемой конструкции со схемой посадки 3×1 м, водоохранные с шириной 20…30 м плотной конструкции, волнобойные и плотинозащитные лесные полосы (посадка таких влаголюбивых кустарников как ива, верба, ольха со схемой посадки 1,5×0,5 м). Установлено, что полезащитная лесная полоса, кроме всего прочего снижает риск заболачивания орошаемых земель, водоохранные – заиливания прудов, рек и озер. 2. Приемы интенсификации природоохранных технологии возделывания орошаемых сельскохозяйственных культур Формирование высокопродуктивных орошаемых лугов. Существует два способа создания высокопродук-тивных орошаемых лугов: коренное и поверхностное улучшение естественных кормовых угодий [5, 6], которые изучены в 1996–2000 гг.
Главным аргументом в пользу поверхностного улучшения естественных кормовых угодий является появление нового поколения сельскохозяйственных машин конструкторов нашей республики чл.-корр.
РАН Н.К. Мазитова, докторов технических наук Казанского ГАУ Б.М. Козырева и А.Р. Валиева, выполняющие за один проход полное уничтожение земляных кочек, глубокое рыхление почвы (20…22 см), интенсивную обработку дернины, создавая лучшие условия для заделки семян подсеваемых многолетних трав.
В целях решения извечной проблемы недостатка белка и суммы сахаров в 2008–2011 гг. изучены вопросы интродукции высокобелкового козлятника восточного Гале из семейства бобовых многолетних трав и райграса многоукосного Ленинградский 809 с содержанием суммы сахаров в сухом веществе до 16 %. Смешанные посевы двух новых видов многолетних трав обеспечили валовой сбор коромовых единиц 11,81 т/ га вместо нормативного 6,5 т/га с содержанием переваримого протеина 168 мг/кг и соотношением суммы сахаров к переваримому протеину 0,8:1, что идеально соответствует зоотехническим требованиям кормления КРС.
Исследования (2015–2019 гг.) также показали возможность частичной замены на посевах мятликовых многолетних трав дорогостоящих минеральных удобрений биопрепаратами Азотовит (2 кг/т семян) + Флавобактерин (4 л/га) в виде листовых подкормок.
Впервые в истории лугового кормопроизводства Республики Татарстан разработана новая технология боронования орошаемых лугов боронами перфорирующего действия БИНУ-5,4; ПБЛ-10. Эти исследования будут продолжены, так как СХМ усовершенствуются и появляются совершенно новые орудия как ВБ-2,1 (вибрационная борона с шириной захвата 2,1 м) – конструктор А.Р. Валиев. На основе более чем 15-летних исследований производству рекомендованы оптимальный режим орошения и оптимальные способы использования биомассы многолетних трав с учетом ботанического состава травостоя.
Особенности возделывания картофеля на орошении. Исследования проведены на серых лесных почвах КФХ-ИП «Вафин Р.К.» и разработана экологически безопасная технология его возделывания, включающая размещение культуры в орошаемом севообороте, систему основной и предпосадочной обработки почвы с указанием агротехнических требований. Особое внимание уделено системе удобрения, выбору сорта, осеннему способу подготовки клубней к посадке, срокам и способам посадки.
Отдельно рассмотрены меры борьбы с болезнями и вредителями картофеля, включая провокационные посадки этой культуры. Приведена диаграмма полива картофеля по фазам его развития.
Основные факторы формирования урожая зерна кукурузы. Рекомендуемые технологии возделывания кукурузы на зерно охватывают вопросы от выбора раннеи среднеспелых гибридов этой культуры, подготовки почвы, применения минеральных удобрений, сроков посева, норм высева, ухода за посевами до режима орошения и уборки урожая и использования початков (на зерно, для заготовки или же для корнажа, одновременной уборкаи зеленой массы с початками при помощи КСК-100).
Технология возделывания безрассадной белокочанной капусты. Рекомендуемый прямой посев семян в открытый грунт специальной немецкой сеялкой обеспечивает лучшее укоренение растений, повышает их устойчивость к отрицательным факторам внешней среды, способствует формированию плотных кочанов. Самое главное, снижает себестоимость и повышает рентабельность производства основной овощной культуры Татарстана.
Однако для реализации отмеченных выше положительных моментов безрассадного способа возделывания капусты необходимо соблюдать следующие условия, разработанные на базе старейшего овощеводческого хозяйства Лаишевского муниципального района Республики Татарстан ООО «Хаерби» (ныне КФХ-ИП «Вафин Р.К.»): • размещение капусты по лучшему предшественнику (однолетние травы с внесением 100…120 т/га навоза); • качественная, своевременная основная и предпосевная подготовка почвы с идеально ровной поверхностью; • строгое соблюдение сроков, норм и способов посева с глубокой заделкой семян 1,5…2 см; • ручное формирование густоты растений и укрепительный полив с нормой расхода воды не более 250 м3/га; • интегрированная защита капусты от вредителей и болезней; • полив речной или артезианской чистой водой в оптимальные сроки с оптимальной нормой; • прекращение полива за месяц до уборки во избежание растрескивания кочанов.
Строгое соблюдение вышеотмеченных условий позволяет получить 50…60 т/га высококачественного, экологически безопасного урожая капусты со значительными сроками хранения.
Морковь. Для полного обеспечения всех слоев населения Республики Татарстан морковью по нашим расчетам ее необходимо возделывать на площади 800 га и получать с каждого гектара орошаемого участка 45 т/ га корнеплодов, что вполне реально в современных условиях развития орошаемого земледелия.
В последние годы знаменитые российские сорта моркови Шантанэ 2464 и Нантская 4 вытесняются из мирового рынка гибридами Лагуна, Вита Лонга, Сиркана и др. с потенциальной урожайностью 75…80 т/га.
Формирование таких урожаев в КФХ-ИП «Вафин Р.К.» начинается с выбора предшественника (однолетние травы с внесением 100…120 т/га навоза – озимая рожь – морковь), ранневесеннего ленточного посева (2×15×45 см) с глубиной заделки семян 1,5…2 см.
После появления всходов проводятся междурядные обработки с мелким окучиванием, что не только засыпает всходы сорных растений, но и исключает солнечные ожоги головок моркови. Против морковной моли применяется инсектицид Актеллик 500 (1 л/ га), а болезней – Ридомил Голл (2,5 л/га) или Байлетон (0,6 л/га) и др.
В режиме орошения моркови особое место занимают увлажнительные поливы, проводимые до получения всходов с нормой расхода воды 60…90 м3/ га. Вторую позицию занимает предпосевной полив (250…300 м3/га) и важное значение имеют вегетационные поливы в период интенсивного роста растений (июль-август).
Перспективные разработки по интенсификации орошаемого земледелия. В Республике Татарстан имеется 3400 тыс. га пашни, из них кормовые культуры занимают 1…1,1 млн га, то есть 30…32 % пашни отводится для производства кормов. Между тем, значительные площади пашни можно освободить от кормовых культур за счет расширения промежуточных посевов, как в пространстве, так и во времени с целю получения двух урожаев в год с единицы орошаемой площади.
Для решения данного перспективного направления интенсификации орошаемого земледелия нами впервые в Республике Татарстан разработана технология возделывания поукосных, пожнивных и уплотнительных культур.
По нашим расчетам расширение площадей орошаемых земель до 250 тыс. га и повсеместное получение двух урожаев в год с единицы площади поверхностное улучшение естественных кормовых угодий на площади 1 млн га позволит обеспечить продуктами питания не 4 млн человек, а в 3 раза больше (12 млн человек).
Поэтому будущая судьба Татарстана зависит не от добычи нефти, а от интенсификации агропромышленного сектора.
Заключение. Основные положения наших научных разработок опубликованы в 7 монографиях, 8 публикациях в Web of Science, Scopus и других зарубежных журналах, 53 научных статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 26 работах, опубликованных в сборниках научных трудов. По итогам исследований защищены 3 докторские и 7 кандидатских диссертаций, 27 выпускных квалификационных работ и изданы 15 учебно-методических указаний.
Научная новизна исследований подтверждена 12 патентами, ежегодными наградами Всероссийской выставки «Золотая осень» (Золотыми медалями в 2020, 2021 и 2022 г.) и активным участием в всероссийских и республиканских семинарах «День поля».
1. Хисматуллин М.М. Ресурсосберегающие технологии поверхностного улучшения пойменных лугов лесостепи среднего Поволжья. Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет, 2012. 300 с.
2. Улучшение и использование пойменных лугов / А.А. Зотов, В.М. Косолапов, Н.В. Панферов, М.М. Хисматуллин [и др.]; под общ. ред. д-ра с.-х. наук А.А. Зотова, чл.-корр. РАСХН В.М. Косолапова. М.: Российская академия сельскохозяйственных наук, 2013. 690 с.
3. Хисматуллин М.М., Зотов А.А. Улучшение и использование природных сенокосов и пастбищ Среднего Поволжья. Казань: Зур Казан, 2014. 267 с.
4. Валиев А.Р., Габдрахманов И.Х., Сафин Р.И. Система земледелия Республики Татарстан: Ч. 3. Система организации и управления производством в земледелии (агрономический менеджмент). Казань: Центр инновационных технологий, 2014. 280 с.
5. Хисматуллин М.М., Сафиоллин Ф.Н. Система мелиоративного земледелия в Республике Татарстан. Казань: Центр инновационных технологий, 2015. 318 с.
6. Хисматуллин М.М. Целевая программа «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения России на 2014-2020 годы» и перспективы ее выполнения в Татарстане // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2013. Т. 8. № 2(28). С. 151-154.
7. Состояние мелиоративной отрасли в Республике Татарстан и основные пути ее развития / М.М. Хисматуллин, А.М. Сабиров, Д.И. Файзрахманов, [и др.] // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2015. Т. 10. № 4(38). С. 10-15. DOIhttps://doi.org/10.12737/17608.
8. Гидромелиорация - залог устойчивого развития агропромышленного комплекса / Р.М. Гайнуллин, М.Ш. Тагиров, А.М. Залаков, М.М. Хисматуллин // Нива Татарстана. 2013. № 4-5. С. 38-39.
9. Сафиоллин Ф.Н., Сулейманов С.Р. Лесотехническое обустройство территорий сельских поселений - основа рационального использования земельных ресурсов: методическое пособие по курсу «Земельные ресурсы и приемы рационального их использования» для магистров. Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2021. 39 с.
10. Мониторинг и приемы повышения плодородия почв Республики Татарстан / С.Р. Сулейманов, Р.М. Низамов, Ф.Н. Сафиоллин, Н.А. Логинов // Плодородие. 2020. № 3(114). С. 23-26. DOIhttps://doi.org/10.25680/S19948603.2020.114.07.
11. Адаптивно-ландшафтная система земледелия - основа рационального использования земель Республики Татарстан / Н.В. Трофимов, С.Р. Сулейманов, С.В. Сочнева, Н.А. Логинов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2018. Т. 13. № 1(48). С. 69-73. DOIhttps://doi.org/10.12737/article_5afc00e8a50138.25740490.
12. Вафин Р.К. Продуктивность сеяных лугов Республики Татарстан в зависимости от норм и сроков внесения азотных удобрений: специальность 06.01.04 «Агрохимия»: дис. … канд. с.-х. наук / Р.К. Вафин. Казань, 2004. 180 c.
