Инновации и технологии в организации производства озимой пшеницы в Краснодарском крае



В статье рассмотрены инновации и технологии в организации производства озимой пшеницы в Краснодарском крае . Представлены ведущие регионы по урожаю пшеницы в 2023 г.

Ключевые слова: инновации, технологии, озимая пшеница, Краснодарский край, зерно, сорта, посевные площади, урожай.

Зерновое производство представляет собой ключевую отрасль сельского хозяйства. Текущее состояние зернового сектора оказывает значительное воздействие на развитие всех направлений агропромышленного комплекса и способствует повышению благосостояния населения. Уровень производства зерна определяет возможность удовлетворения потребностей граждан в основном продукте питания — хлебе, а также потребностей промышленности в сырье и формировании необходимых государственных резервов [2].

Урожай пшеницывРоссии в 2023 г. составил 92826 тыс. т. при урожайности 31,8 ц/га. Ведущие регионы представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Ведущие регионы по урожаю пшеницы в 2023 г., тыс. т. [4, с. 895]

Краснодарский край с его уникальными почвами и благоприятным климатом занимает лидирующие позиции по урожайности озимой пшеницы. В современных условиях аграрного производства на первое место выступает экономическая целесообразность возделывания сельскохозяйственных культур. Совершенствование зональных энергосберегающих систем земледелия предусматривает различные технологические схемы [1, с.53].

Некоторые инновации в технологии возделывания озимой пшеницы в Краснодарском крае:

— Использование программы на основе искусственного интеллекта (ИИ).

России применяют технологии искусственного интеллекта в процессе возделывания озимой пшеницы и других сельскохозяйственных культур. Это способствует значительному снижению расходов на удобрения и одновременно увеличению урожайности. Подобные технологии также внедряются на Кубани.

С февраля по июнь компания «Рассвет» провела эксперимент с использованием искусственного интеллекта, целью которого было определение точного объема азотных удобрений для полей площадью 83 и 68 гектаров.

Аграрии России применяют технологии искусственного интеллекта в процессе возделывания озимой пшеницы и других сельскохозяйственных культур. Это способствует значительному снижению расходов на удобрения и одновременно увеличению урожайности. Подобные технологии также внедряются на Кубани.

С февраля по июнь компания «Рассвет» провела эксперимент с использованием искусственного интеллекта, целью которого было определение точного объема азотных удобрений для полей площадью 83 и 68 гектаров.

Программа состоит из двух модулей: первый модуль обрабатывает данные о поле, а второй, опираясь на эти сведения, подбирает оптимальную схему подкормки для культуры. В результате специалистам удалось повысить рентабельность посадки на 5,3 %.

Рекомендации, основанные на искусственном интеллекте, способствовали значительному сокращению объема применяемых удобрений, одновременно обеспечив рост урожайности. Экономический анализ продемонстрировал снижение производственных затрат на 400 тыс. рублей по сравнению с контрольной схемой, а расходы на удобрения уменьшились на 2,6 тыс. рублей на гектар. Выручка с одного гектара возросла на 6,4 тыс. рублей, а условная прибыль увеличилась на 9,5 тыс. рублей.

Валовая прибыль также увеличилась на 150 тыс. рублей, а рентабельность выросла на 5,3 % по сравнению с контрольной схемой [3].

— Комплексное применение регуляторов роста, фунгицидов и удобрений.

Количество производимой сельскохозяйственной продукции в настоящее время достигло такого уровня, когда ее качество и урожайность могут быть достигнуты только при использовании новейших технологий. Исследователи занимаются созданием компонентов агротехнологий, которые включают комплексное использование регуляторов роста, фунгицидов и удобрений при возделывании озимой пшеницы. Это позволит значительно повысить как урожайность, так и качество сельскохозяйственной продукции, снизить трудозатраты, энергозатраты и потребление всех видов ресурсов, а также обеспечить стабильные урожаи даже в условиях рискованного земледелия.

Регуляторы роста растений обладают многофункциональными свойствами, которые проявляются как в контроле роста и развития растений, так и в повышении их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и различным заболеваниям.

В Краснодарском крае значительная часть посевов озимых колосовых культур располагается на участках, где предшественниками являются поздно убираемые пропашные культуры, такие как подсолнечник и сахарная свекла. Эти культуры в процессе формирования урожая потребляют из почвы значительное количество влаги и питательных веществ. В результате озимая пшеница, посеянная после подсолнечника и сахарной свеклы, зачастую не успевает сформировать крепкие кусты и зимой бывает в ослабленном состоянии, что увеличивает риск заражения различными заболеваниями. Для получения высоких урожаев озимой пшеницы после таких предшественников необходимо использование повышенных доз минеральных удобрений, что не всегда является экономически или экологически оправданным решением.

Интенсивные технологии культивирования сельскохозяйственных культур предполагают активное использование большого количества средств защиты растений и минеральных удобрений. В процессе этого происходит значительный вынос питательных веществ из почвы с урожаем, что приводит к деградации сельскохозяйственных ландшафтов. Особенно негативное влияние на фитосанитарное состояние почв оказывают современные пестициды, которые создают постоянное давление на микробную биомассу почвы, жизнедеятельность которой играет ключевую роль в биодинамике всех почвенных процессов.

В связи с вышеизложенным, совершенствование технологий возделывания озимой пшеницы и внедрение соответствующих агрономических приемов, которые обеспечивают как доходность культуры, так и ее экологическую устойчивость, становится весьма актуальной задачей и имеет значительное практическое значение.

Одним из методов экологизации сельского хозяйства является использование регуляторов роста растений. Эти средства помогают достичь ряда важных результатов, таких как оптимизация и стимуляция прорастания семян, активизация вегетативного роста, защита растений от различных заболеваний благодаря повышению их иммунного статуса, а также увеличение урожайности. Совместное применение регуляторов применение регуляторов роста и средств защиты растений позволяет нейтрализовать фито токсический эффект, возникающий от действия некоторых пестицидов.

Особое внимание стоит уделить тому, что положительное влияние этих веществ также сказывается на росте и развитии почвенной биоты, испытывающей стресс от избыточного применения минеральных удобрений и пестицидов. Это приводит к активизации сукцессионных процессов, способствующих развитию полезных микроорганизмов, таких как азотфиксирующие, фосфомобилизирующие и целлюлозоразрушающие бактерии и др.

Метод основан не на подавлении фитопатогенов, как это происходит при использовании пестицидов, а на активации естественного потенциала растений, как это наблюдается в природе. Исследование природного фитоиммунитета способствует повышению адаптивных способностей регенератов.

Для этой цели применяются биогенные элиситоры фитопатогенов, которые стимулируют образование фитоалексинов — веществ, играющих ключевую роль в формировании фитоиммунитета. Индуцирование устойчивости растений может стать альтернативной созданию трансгенных растений или эффективным дополнением к процессу трансгенеза.

В условиях Краснодарского края биологическая эффективность предпосевной обработки семян новосилом (50 и 100 мл/т при расходе рабочего раствора 10 л/т) в борьбе с фузариозно-гельминтоспориозными гнилями составила 50 и 51,8 %. При этом было получено достоверное повышение урожайности на 3,5–3,7 ц/га. Обработка вегетирующих растений озимой пшеницы новосилом сдерживала развитие мучнистой росы и пятнистостей листьев и повышала урожайность на 4,5 ц/га. Биологическая эффективность против мучнистой росы составила 40,5–42,8 %, септориоза — 50–51, пероноспороза — 38,6 % [6, c. 38].

В Краснодарском крае препарат растстим испытывали в 1998–2000 гг. на искусственном фоне заражения твердой головней. Наибольшая эффективность отмечена при норме расхода 100 мл/г (50,4–53,9 %) и 200 мл/т (47,3–79,4 %), эффективность винцита (стандарт) — 87,6 % (поражение в контроле 28,2 %). Развитие корневых гнилей растстим снижал на 72 %, винцит — на 76,7 %. Растстим был более эффективен, чем новосил, против твердой головни (на 60 %) и корневых гнилей (на 32 %) при обработке семян озимой пшеницы сорта Офелия в 1999 г.

Необходимо отметить, что исследованные препараты отличались как по универсальности, так и по специфичности. Новосил обладал определенной специфичностью, был достаточно эффективен против мучнистой росы, септориоза, гельминтоспориоза, но слабо противостоял ржавчинной, головневой и некоторым другим инфекциям. Отмечена повышенная чувствительность отдельных сортов к действию новосила на продуктивность растений. Растстим, лариксин и срезар были более универсальными и снижали развитие целого ряда болезней пшеницы, в том числе ржавчины, головни корневых гнилей. Эти препараты, являясь, биотическими элиситорами, в малых концентрациях действуют на иммунную ситсему растений, вызывая в ряде случаев системную продолжительную неспецифическую устойчивость.

Дальнейшее исследование биологически активных веществ природного происхождения на другие сельскохозяйственные растения, а также изучение механизмов их действия, возможно, позволит по-новому взглянуть на проблему иммунитета растений. В ФГБОУ ВПО Кубанский ГАУ разработана инновационная технология совместного применения композиции препарата фуролан и метионин. Внедрение этой технологии в хозяйствах Краснодарского края в 2011–2014 гг. способствовало повышению урожайности зерна, рентабельности продукции, увеличению прибыли и выручки от реализации, снижению себестоимости на фоне небольшого увеличения затрат на производство продукции. Установлено, что совместное применение препаратов фуролан и метионин позволяет понизить себестоимость продукции на 17,4 р/ц. (в среднем за 2011–2014 гг), при этом выручка от реализации увеличивается на 5,3 тыс. руб / га, а затраты на производство снизились на 2,5 тыс. руб. /га, в сравнении с контролем. В результате прибыль от реализации зерна составила 2,9 тыс.руб/га и рентабельность продукции повысилась на 6,8 % в сравнении с контролем.

Экономические показатели производства зерна озимой пшеницы с применением композиции препаратов фуролан и метионин свидетельствуют о целесообразности внедрения рекомендуемой инновационной технологии на всей территории Краснодарского края и республики Адыгея [6, c. 39].

— Органическая технология возделывания.

Данное изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и может быть использовано для выращивания озимой пшеницы в рамках семипольного травяно-зернопропашного севооборота с применением органических удобрений.

Существует известный метод выращивания зерновых культур (патент РФ № 2614879, МПК A 01 G 1/00, опубликован 30 марта 2017 года), который включает использование минеральных удобрений. В этом методе при возделывании озимой пшеницы применяется дозировка Р40 K 50 в процессе основной обработки, а также N 30 ранней весной и N3 0 в фазе выхода в трубку. Однако недостатком данного подхода является отсутствие органических удобрений, что негативно сказывается на продуктивности и качестве урожая последующих культур.

Также имеется другой известный способ выращивания зерновых культур (патент РФ № 2129355, МПК А01С21/00, опубликован 27.04.1999 года), подразумевающий использование удобрений на дерново-подзолистых почвах через чередование культур в севообороте с целью накопления органического вещества. В этом методе минеральные удобрения вносятся смеси с кремнием в дозировке 40–60 кг/га для посева кукурузы. После её уборки листостебельная масса заправляется серными удобрениями в дозе 15–20 кг/га для последующей культуры — озимой пшеницы [5].

Недостатки методов возделывания сельскохозяйственных культур заключаются в ограниченном использовании сидератов в севообороте и отсутствии внесения навоза. Это приводит к ухудшению агрегатного состава почвы, что, в свою очередь, влияет на ее плотность и твердость, что отрицательно сказывается на урожайности.

В качестве альтернативы авторы предлагают способ обогащения почвы при выращивании сельскохозяйственных культур, который включает применение как органических, так и минеральных удобрений (патент РФ № 2282978, МПК A01G 1/00, дата публикации: 10. 09. 2006). Минеральные удобрения вносят под такие культуры, как озимая рожь, озимая пшеница, овес, картофель, при этом соотношение азота к калию составляет 1:1,5. Органические удобрения также используют под люпин и сераделлу, а дополнительно производится известкование почвы под ячмень. Тем не менее, один из основных недостатков данного метода заключается в недостаточном внесении навоза и неполной заделке корнепожневных остатков. Это приводит к утрате полезных элементов, которые необходимы для последующих культур в севообороте, что негативно сказывается на качестве урожая.

Техническим решением предложенного изобретения является увеличение урожайности зерна озимой пшеницы. Это достигается путем применения органического метода возделывания озимой пшеницы в низинно-западинном агроландшафте Краснодарского края.

В предложенном методе используется семипольный севооборот, состоящий из следующих культур: люцерна, люцерна, озимая пшеница, сахарная свекла, соя, кукуруза и снова озимая пшеница. В процессе севооборота для сахарной свеклы вносят 80 т/га навоза, а минеральные удобрения заделываются в почву в следующих дозах: N 90 под основную обработку, Р 30 и N 30 рано весной, N 30 в фазу выхода озимой пшеницы в трубку. После уборки также заделывают в почву корнепожневные остатки озимой пшеницы, сои и кукурузы [5].

Новизна данной технологии возделывания озимой пшеницы заключается в том, что она эффективно регулирует баланс гумуса, обеспечивая 125 % насыщенности севооборота органическим веществом. При этом сочетание навоза, соломы злаковых и сои, а также минеральных удобрений в виде подкормок способствует устранению недостатков в питательных веществах NPK.

По анализу научно-технической и патентной информации не было выявлено аналогичных решений с указанным набором характеристик, что позволяет сделать вывод о высоком уровне изобретательности предложенного технического метода.

Данный способ является промышленно применимым, так как может быть использован для возделывания озимой пшеницы в сельскохозяйственных хозяйствах низинно-западинного агроландшафта.

В Краснодарском крае данный метод органического возделывания озимой пшеницы реализуется следующим образом: применяется семипольный севооборот, который включает в себя такие культуры, как люцерна, озимая пшеница, сахарная свекла, соя и кукуруза.

Это обеспечивает быстрое насыщение севооборота фитомелиорантами, что, в свою очередь, способствует улучшению азотного и микроэлементного баланса почвы, необходимых для роста сельскохозяйственных культур.

При выращивании озимой пшеницы после люцерны, в севооборот под сахарную свеклу вносят 80 тонн навоза на гектар. Уменьшение этой дозы значительно снижает положительный эффект, в то время как избыточное внесение становится нерентабельным и не приводит к желаемым результатам в урожайности и плодородии почвы. Минеральные удобрения вносятся в таких количествах: 90 кг азота на основную обработку почвы, 30 кг фосфора и 30 кг азота ранней весной, а также 30 кг азота в фазе выхода растений озимой пшеницы в трубку. Кроме того, корнепожневые остатки озимой пшеницы, сои и кукурузы после уборки заделываются в почву, что помогает сохранять влагу и снижать плотность почвы, таким образом положительно влияя на формирование урожаев.

Пример реализации заявленного способа демонстрируется на территории УЧХОЗА Кубань Кубанского ГАУ, где с 1991 года проводились эксперименты с использованием семипольного севооборота. Целью этих экспериментов было повышение плодородия почвы и получение высоких урожаев различных культур путем применения минеральных и органических удобрений в различных дозах. Исследования проводились в рамках четвертой ротации севооборота в период с 2018 по 2021 год. В качестве контрольного варианта использовалась обработка почвы с подвойной вспашкой без внесения удобрений.

Основные результаты исследований включают улучшение агрофизических показателей почвы, увеличение уровня плодородия и урожайности зерна озимой пшеницы. В ходе экспериментов было установлено, что при обработке почвы с использованием органических удобрений плотность сложения в пахотном горизонте в среднем составила 1,36 г/см³, а в подпахотном горизонте — 1,42 г/см³. В контрольном варианте эти показатели составили 1,40 г/см³ и 1,47 г/см³ соответственно.

Внесение органических удобрений способствовало формированию высокого коэффициента структурности как в пахотном (1,8), так и в подпахотном горизонте (2,1). По сравнению с контролем, где данный индекс составил 1,4 и 1,7, это указывает на более благоприятные условия для почвы. Увеличение количества агрономически ценных частиц улучшило водный, воздушный и питательный режимы почвы.

Методика, основанная на применении органических удобрений, способствовала хорошему развитию листостебельной массы. К моменту колошения ассимиляционная площадь листьев в эксперименте достигла 207,7 см² на растении, в то время как в контрольной группе она составила лишь 195,2 см². Это значительно сказалось на формировании урожая озимой пшеницы.

Внесение органических удобрений также способствовало повышению качества зерна: содержание клейковины составило 24,3 %, а протеина — 14,1 %. В контрольной группе эти показатели были значительно ниже — 20,6 % клейковины и 12,2 % протеина.

Урожайность в контрольной группе составила 58,9 ц/га, в то время как при применении органических удобрений она увеличилась до 71,1 ц/га, что является приростом в 12,2 ц/га.

Таким образом, роль инноваций и технологий в организации производства озимой пшеницы заключается в повышении эффективности технологического процесса и улучшении качественных характеристик продукта.

Литература:

1. Герасименко М. Е., Глушко М. И., Кондратенко Л. Н., Сравнительная характеристика сортов озимой пшеницы, возделываемых в Краснодарском крае. Главный агроном. 2021;11. https://panor.ru/articles/sravnitelnaya-kharakteristika-sortov-ozimoy-pshenitsy-vozdelyvaemykh-v-krasnodarskom-krae/71343.html# (дата обращения: 06.12.2024).
2. Кубанские аграрии установили новый рекорд России по урожайности озимой пшеницы /https://kuban24.tv/item/kubanskie-agrarii-ustanovili-novyj-rekord-rossii-po-urozhajnosti-ozimoj-pshenitsy (дата обращения: 06.12.2024).
3. На Кубани провели эксперимент по возделыванию озимой пшеницы с использованием программы на основе ИИ/ https://kubnews.ru/obshchestvo/2024/07/23/na-kubani-proveli-eksperiment-po-vozdelyvaniyu-ozimoy-pshenitsy-s-ispolzovaniem-programmy-na-osnove-/ (дата обращения: 06.12.2024).
4. Прудников А. Г. Совершенствование системы семеноводства зерновых культур в Краснодарском крае [Электронный ресурс] / А. Г. Прудников, К. Н. Горпинченко // Политематический сетевой журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2016. — № 115. — С. 894–907. — Режим доступа:http://ej.kubagro.ru/2016/01/pdf/56.pdf. (дата обращения: 06.12.2024).
5. Способ органического воздействия озимой пшеницы в низинно-западинном агроландшафте Краснодарского края// https://patents.google.com/patent/RU2771949C1/ru (дата обращения: 06.12.2024).
6. Яблонская Е. К., Инновационная технология комплексного применения регуляторов роста, иммунизаторов и антидотов гербицидов при выращивании озимой пшеницы на территории Краснодарского края // Научный журнал КубГАУ, № 110(06), 2019 г. — 198 с.