Разработка эколого-мелиоративной системы выращивания риса с элементами методики «барьерной» оценки эффективности возделывания риса

В статье представлены разработанные критерии оценки эффективности возделывания риса на сбалансированной рисовой оросительной системе. Даны формулы и пояснения к разработанным «барьерным» показателям. Получена шкала оценки эффективности возделывания риса на сбалансированной рисовой оросительной системе.

Ключевые слова: рисовая система, чек, рис, почвы, технологические операции, грунтовые воды, оросительная норма, мелиоративное состояние.

Орошаемые земли во всем мире являются одним из главных факторов обеспечения стабильности сельскохозяйственного производства и обеспечения продовольственной безопасности.

При выполнении научно-исследовательской работы по повышению эффективности использования водных ресурсов, разработке водосберегающих, низкоэнергоемких технологий и техники возделывания риса, стал очевиден тот факт, что при общности экологических и экономических проблем, возникающих на рисовых оросительных системах, не существует и не может существовать технических средств и технологий, одинаково пригодных для всего многообразия почвенно-климатических и организационно-хозяйственных условий в рисосеющих зонах Краснодарского края.

Современная проблема получения высоких урожаев культуры риса без снижения агроресурсного потенциала рисовых полей, а также рационального использования всех ресурсов рисосеющего хозяйства заключается в комплексном учете всех факторов и параметров, которые оказывают влияние на урожайность риса.

Исследования рисовых оросительных систем (РОС) Краснодарского края показали [1,2,3], что для решения проблемы повышения урожайности риса необходима система оперативно-дифференцированного воздействия на агромелиоративное состояние рисовых полей, существование которой, в свою очередь, невозможна без разработки и использования инновационно-адаптивных комплексов технологических операций.

Исследования показывают [2,4,5], что данную проблему можно решить в три этапа: первый этап включает в себя сбор данных об объекте исследования; второй этап – анализ и оценка полученных результатов и третий этап – принятие управленческого решения (рисунок 1).

На кафедре гидравлики и сельскохозяйственного водоснабжения Кубанского ГАУ с 2004 года выполняются работы направленные на повышение урожайности риса, в состав которых входят все три вышеуказанных этапа необходимых для повышения урожайности риса без снижения агроресурсного потенциала рисовых полей. По результатам данных исследований опубликованы монографии [6,7], рекомендации [8], получены патенты на изобретения [9,10,11,12], авторские свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ [13], выпущено ряд статей в ведущих научных журналах страны [14,15].

Для дальнейшего понимания выполненной научной работы систему выращивания риса по трем вышеперечисленным этапам предлагается называть «эколого-мелиоративная система выращивания риса», а рисовую оросительную систему, на которой она применяется – сбалансированной рисовой оросительной системой.

Рис. 1. Алгоритм решения проблемы повышения урожайности риса,
и улучшения мелиоративного состояния почв для инновационной эколого-мелиоративной системы выращивания риса.

Под сбалансированной РОС понимается единый структурный элемент в границах мелиоративного водозабора расположенный на существующих и восстановленных рисовых полях, где используется алгоритм по сохранению и повышению плодородия рисовых почв, путем выполнения инновационно-адаптивного комплекса технологических операций и управления мелиоративным состоянием почв.

Самой потребляемой крупой в России является рис. Его доля в крупяном секторе продовольственного рынка превышает 40%. Потребность в рисе собственного производства удовлетворяется не более чем на 50%. Для продовольственной безопасности России необходимо довести производство риса сырца в стране не менее чем до 1,5млн.тонн. Из них Краснодарский край должен поставлять на продовольственный рынок 1млн.тонн зерна риса. Чтобы успешно решить поставленную задачу в крае, средняя урожайность риса должна вырасти не менее чем на 20%. Резервом для решения проблемы повышения урожайности риса служит мелиорация рисовых земель, включая плавневую зону, где урожайность находится в пределах 3,5-4,5 т/га по причине сложных гидрогеологических условий.

По своим биологическим свойствам рис- одна из самых высокоурожайных культур и с каждого урожая можно получать свыше 6-7 тонн зерна. В настоящее время наметилась тенденция к увеличению урожайности риса благодаря использованию новых технологий и высокопродуктивных сортов, при этом в погоне за высокими урожаями риса о мелиоративной составляющей возделывания риса нередко забывают.

Следовательно, одной из главных задач сельского хозяйства является получение гарантированных урожаев при сохранении агроресурсного потенциала сельскохозяйственных земель. Поэтому на базе проведенных исследований рисовых оросительных системах Краснодарского края разработан «барьерный» показатель для оценки эффективности возделывания риса:

, (1)

где – интегральный показатель эффективности возделывания риса на сбалансированной рисовой оросительной системе, который состоит из ряда «барьерных» показателей: – сумма «барьерных» показателей, с помощью которых можно оценить эффективность технологий возделывания риса на сбалансированной рисовой оросительной системе относительно принятых, стандартныхтехнологий.

Для оценки эффективности возделывания риса разработаны три «барьерных» показателя: экономический, мелиоративный и оросительный.

С помощью экономического «барьерного» показателя оценивается эффективность распределения инвестиционных ресурсов при возделывании риса на сбалансированной рисовой оросительной системе (РОС):

. (2)

Данное выражение также можно записать в виде:

, (3)

где – суммарная стоимость по основным видам затрат при возделывании риса по принятой, стандартной технологии, руб.;

– суммарная стоимость по основным видам затрат при возделывании риса на сбалансированной РОС, руб.;

– изменение стоимости по тому или иному виду затрат за счет применения мелиоративно-адаптивных технологий возделывания риса;

– годовой объем полученного урожая риса при возделывании риса по принятой, стандартной технологии, тонн;

– годовой объем полученного урожая риса при возделывании риса на сбалансированной РОС, тонн.

Мелиоративный «барьерный» показатель характеризуетэффективность, и целесообразность применения тех или иных мелиоративно-адаптивных технологий возделывания риса на сбалансированной РОС:

, (4)

Данное выражение также можно записать в виде:

, (5)

где – оценка агроресурсного потенциала почв рисовых полей по мелиоративным показателям при возделывании риса по принятой, стандартной технологии;

– оценка агроресурсного потенциала почв рисовых полей по мелиоративным показателям при возделывании риса на сбалансированной РОС.

– изменение того или иного мелиоративного показателя за счет применения мелиоративно-адаптивных технологий возделывания риса.

Выполненные исследования по сохранению и повышению агроресурсного потенциала рисовых полей Краснодарского края показали, что для оценки мелиоративного состояния почвдостаточноиспользовать восемь мелиоративных показателей: уровень и минерализацию грунтовых вод, кислотно-щелочные свойства почвы, механический состав почвы, содержание в пахотном горизонте гумуса и макроэлементов (N,P,K), тип засоления [4].

Оросительный «барьерный» показатель необходим для учета оросительной воды насбалансированной РОС:

, (6)

где – статьи расхода оросительной нормы при возделывании риса по принятой, стандартной технологии;

– статьи расхода оросительной нормы при возделывании риса на сбалансированной РОС;

– изменение той или иной статьи оросительной нормы за счет применения мелиоративно-адаптивных технологий возделывания риса;

Интервал решений трех рассматриваемых «барьерных» показателей находится в пределах отрезка [0-1]. Следовательно, с учетом рассматриваемых интегральных показателей запишем шкалу оценки эффективности возделывания риса на сбалансированной РОС (рисунок 2).

Рис. 2. Шкала количественной оценки мелиоративного состояния почвы

где 0,0-1,0 эффективности и целесообразности внедряемых комплексов технологических операций на существующих и восстановленных рисовых полях сбалансированной РОС оценивается как «неудовлетворительно»; 1,0-2,0 – «удовлетворительно»; 2,0-3,0 – «хорошо».

В результате апробации данной методики «барьерной» оценки эффективности возделывания риса на сбалансированной РОС была получена 7% прибавка биологического урожая риса.

Себестоимость производимого зерна риса снизилась на 8%.Экономия энергоёмкости и снижение трудоёмкости выполняемых агромелиоративных мероприятий снизилась на 15-20%.

Апробированные комплексы технологических операций с учетом полученных данных о мелиоративном состоянии почв рисовых полей №1 и №2 показали их эффективность в сравнении с контрольными полями №3 и №4 (таблица 2).

Таблица 2

Динамика изменения «барьерных» показателей после выполнения мелиоративно-адаптивных агромелиоративных приемов на сбалансированной РОС

Вывод. Внедрение данного способа на рисовых полях позволило повысить эффективность и обосновать целесообразность выполняемых агромелиоративных приемов на сбалансированной РОС. Улучшить мелиоративное состояние почв и экологическая ситуация на РОС. Обеспечить необходимые и достаточные условия для просушки пахотного горизонта и нормального протекания окислительно-восстановительных процессов в пахотном горизонте рисовых полей во вневегетационный период. Изменить кислотно-щелочные свойства почвы со слабощелочных на слабокислые, тем самым увеличив рост и кустистость растений риса. Увеличилось содержание агрегатов почвы диаметром 0,25-10 мм на 10%, гумуса в пахотном горизонте – на 0,14%, гидролизуемого азота– 0,9%, подвижного фосфора– 0,13%, подвижного калия– 1,26%.

Литература:

1. Масливец В.А.Пути рационального использования рисового ирригационного фонда Кубани. Научные основы современной технологиивозделывания риса. Сборник научных трудов. – Краснодар, КГАУ, 1991. с.5-9.

2. Кузнецов Е.В., Приходько И.А., Чеботарев М.И. Инновационный комплекс технологических операций для повышения мелиоративного состояния почв рисовой оросительной системы// Научный журнал Труды КубГАУ, вып. №1 (28), 2011. С. 169 – 173.

3. Кузнецов Е.В. Мониторинг почвенно-мелиоративного состояния земель дельты реки Кубань. / И.А. Приходько, Т.И. Сафронова. // Научный журнал КубГАУ. – 2006. – Вып. №01(17). – 8 с.

4. Кузнецов Е.В., Приходько И.А. Разработка критериев оценки мелиоративного состояния почв для сбалансированной рисовой оросительной системы // Научный журнал Труды КубГАУ, вып. №1 (28), 2011. С. 157 – 161.

5. Кузнецов Е.В. Мелиорация – современное состояние и перспективы / Е.В. Кузнецов, А.Д. Гумбаров, Ю.А. Свистунов и др. // Труды КубГАУ. – 2002. – Вып. №400(428). – С. 347 – 353.

6. Сафронова Т.И. Оценка экологической ситуации на действующих рисовых оросительных системах / Т.И. Сафронова // Монография. КубГАУ. – 2005 – 87с.

7. Кузнецов Е.В. Охрана земель в управлении рисовой оросительной системой /Т.И. Сафронова, Е.В. Кузнецов // Монография. КубГАУ. – 2006 – 100с.

8. Экологическое рисоводство в Краснодарском крае: рекомендации / С. А. Владимиров, Е. В. Кузнецов, Е. И. Гронь; Департамент сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края; Кубанский государственный аграрный университет. – Краснодар, 2012. – 78 с.

9. Патент на изобретение «Способ подготовки почвы к посеву риса в паровом поле рисового севооборота» №2457650 от 10.08.2012 (заявка №2010153809).

10. Патент на изобретение «Способ выращивания риса» №2457671 от 10.08.2012 (Заявка № 2010153797.)

11. Патент на изобретение «Способ снижения эксплуатационных потерь оросительной воды при выращивании риса». №2461181 от 20.09.2012. (Заявка № 2011107325).

12. Положительное решение от Роспатента о выдаче патента на изобретение «Способ мелиорации почвы в паровом поле рисового севооборота к посеву риса». Заявка №2011124233.

13. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «Комплекс технологических операций по улучшению мелиоративного состояния почв рисовой оросительной системы» №2007614460 (Заявка № 2007613541).

14. Кузнецов Е.В. Системно-информационная оценка экологического состояния рисовой оросительной системы / Е.В. Кузнецов, Т.И. Сафронова, И.А. Приходько // Мелиорация и водное хозяйство №3, 2005.

15. Кузнецов Е.В. Семантическая информационная модель экологической ситуации на рисовой оросительной системе системы / Е.В. Кузнецов, Т.И. Сафронова, И.А. Приходько // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук №4, 2006.