В Красноярске прошли «IX Сибирские Прянишниковские агрохимические чтения». Статусная конференция собрала более ста аграриев из России и ближнего зарубежья, которые обсудили современные проблемы и перспективы развития агрохимии, земледелия и смежных наук о плодородии почв и полевых культур Сибири.

Продовольственная безопасность страны определяется уровнем ее самообеспечения сельскохозяйственной продукцией, сырьём и продовольствием. В стратегии национальной безопасности Российской Федерации отмечается необходимость в достижении продовольственной безопасности с учетом использования полноценной и экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства, а также оценки и воспроизводства природно-экологического почвенного и растительного потенциала России. Однако на эффективности земледелия и продовольственных результатах страны сказываются многочисленные негативные факторы, среди которых снижение плодородия почв, потери пахотных угодий из-за деградации почв, иссушения, водной эрозии, засоления и зарастания пашен кустарниками и малолесьем. К снижению урожайности могут приводить болезни растений, недостаток питательных элементов в почве, погодные, климатические и региональные особенности.

Многие из этих проблем и пути их решения ведущие аграрии страны обсудили в Красноярске на прошедших в конце июля «IX Сибирских Прянишковских агрохимических чтениях». Статусная научно-производственная конференция с международным участием стала одним из самых ожидаемых событий для сельскохозяйственной сферы региона. Конференция вернулась в очный формат после четырёхлетнего вынужденного перерыва. Это регулярное мероприятие проводится в память о выдающемся российском агрохимике, специалисте в области агрономии, физиологии и биохимии растений Дмитрии Николаевиче Прянишникове. Как отметил на открытии конференции Геннадий Павлович Гамзиков, академик РАН, главный научный сотрудник Новосибирского государственного аграрного университета, председатель программного комитета конференции, Прянишников работал на стыке наук. Проведенные им в начале XX века исследования влияния азота и фосфора на рост растений позволили по-новому подойти к проблеме применения минеральных удобрений. На основе его работ были разработаны практические рекомендации по использованию нитратных и аммиачных удобрений. Можно сказать, что нынешние успехи сельского хозяйства, высокие урожаи многих культур – одна из заслуг Прянишникова.

Однако реалии нашей жизни ставят перед учеными и практиками аграрного сектора новые задачи. В частности крайне важно учитывать региональные особенности. Так, в своем планарном докладе директор ФИЦ КНЦ СО РАН, член-корреспондент РАН Александр Артурович Шпедт отметил, что продовольственную проблему возможно решить только с использованием комплексного, экологически обоснованного подхода к оценке, охране и использованию земельных ресурсов. Например, земледельческая территория Красноярского края включает в себя шесть природных округов, которые характеризуются различными условиями тепло- и влагообеспеченности. От этого зависят урожайность, необходимость и режим внесения в почву удобрений. Чтобы увеличить продуктивность регионального земледелия в пределах Красноярского края необходимо увеличить применение минеральных удобрений в четырех природных округах. Необходимо также решить вопросы, связанные с усиливающейся деградацией почвы, которая снижает рентабельность производства и увеличивает издержки. Это задача, требующая значительных сил и средств. В пределах только Красноярского края эрозии подвержены 250 тысяч гектар сельскохозяйственных угодий. К ним добавляется один миллион гектар залежных земель. Необходимы регулярные, детальные наблюдения, которые выявят тенденции деградации земель и помогут принять обоснованные решения о компенсации состояния сельскохозяйственных земель.

Как отметил в своем пленарном докладе Илья Александрович Трофимов, доктор географических наук, заместитель директора по научной работе Федерального научного центра кормопроизводства и агроэкологии имени В.Р. Вильямса (Московская область), за последние 30 лет значительно увеличилось количество процессов, негативно влияющих на развитие сельскохозяйственных земель. Специалист отметил, что на данный момент в России не используется более 20 миллионов гектар пашен, около 40 миллионов гектар посевных площадей и более 37 миллионов – кормовых угодий. Отдельно он выделил проблему снижения плодородия почв. В связи с этим, перед аграриями стоит актуальная задача – привести сельское хозяйство в соответствие с возможностями природы. Для этого необходим переход к высокопродуктивному и экологически чистому сельскому хозяйству, в том числе развитие природоподобных технологий.

 

Неоднозначная роль изменения климата

Продовольственная безопасность тесно связана с экологической безопасностью. В частности, на сельскохозяйственную деятельность большое влияние оказывает климат. Ученые отмечают, что, начиная с середины прошлого века, глобальные температуры воздуха росли со скоростью около 0,2°С в десятилетие. При этом в России потепление выражено сильнее, чем на планете в целом. Незаметные для человека доли градуса, могут стать катастрофическими для пахотных земель. Так, приводя в пример территории Забайкалья, Нимажап Баяржапович Бадмаев, профессор, доктор биологических наук, заместитель директора по научной работе ИОЭБ СО РАН отметил, что климатические изменения влияют на частоту и площадь пожаров, на таяние и уменьшение площади сезонной и многолетней мерзлоты, на количество выпадающих осадков. С 1996 по 2016 годы площадь пожаров в Забайкальском крае выросла почти в 6 раз, а глубина оттаивания мерзлоты за последние сто лет увеличилась на целых 170 сантиметров. Это привело к ощутимой потере сельскохозяйственных земель и отражается на плодородии почвенного покрова. Как отмечают исследователи, из-за негативных факторов площадь сельскохозяйственных земель в сибирском регионе, в том числе сенокосов и пашен, сократилась на 5,8 миллионов гектар или на 37%. Наибольшая убыль произошла в республиках Тыва (более 55%), Бурятия (30%), Хакасия (29%) и в Иркутской области (33%).

«Основная причина сокращения пахотных угодий — заброшенность мало продуктивных земель, их деградация, предоставление под застройку, зарастание древесно-кустарниковой растительностью и самозахват земель для индивидуального строительства, особенно в пригородных районах. Проблемы эффективного использования природно-ресурсного потенциала проявляются в первую очередь на региональном уровне, и поэтому именно на региональном уровне необходимо устранять эколого-экономические противоречия, возникающие между хозяйствующими субъектами, с одной стороны, и территориальным природным комплексом – с другой. Для эффективного решения этих проблем, мы предлагаем создать межведомственный совет по защите почв от дефляции и водной эрозии и сохранению плодородия под руководством учёных с участием специалистов и руководителей регионов. В условиях частной собственности с усилением потенциальной опасности снижения плодородия необходимо организовать технологический центр по защите почв от эрозии и земледелию», — такими словами завершил свое выступление Нимажап Бадмаев.

Валерий Иванович Кирюшин, доктор биологических наук, профессор, академик РАН, главный научный сотрудник Почвенного института имени В.В. Докучаева (Москва) в своем докладе указал, что необходимо адаптировать земледелие к изменениям климата. Исследователь считает, что сделать это можно за счет создания и реализации системы мониторинга за изменением климата, следует просчитывать климатические риски, развивать на их основе вероятностный подход к планированию агротехнологий и адаптировать к ним системы обработки почвы, например, такие как маневрирование сортами и сроками посева. Важно также моделировать фитосанитарной ситуации при различных сценариях потепления климата, чтобы избежать вспышек инфекций или вредителей, способных нанести значительный урон урожаю.

Однако не всегда изменение климата негативно влияет на сельское хозяйство. Например, по словам Александра Шпедта, Красноярский край обладает большим потенциалом для развития сельского хозяйства, что видно из динамики роста урожайности зерновых и зернобобовых культур за последние 11 лет. На фоне фиксируемых климатических изменений в ближайшие десятилетия урожайность зерновых в Красноярском крае будет увеличиваться, условия для земледелия здесь улучшатся.

 

Роль удобрений

Повлиять на климатические изменения и вызванные ими последствия можно лишь усилиями всего человечества. А вот недостаток питательных веществ в почве легко компенсируется локально внесением удобрений. Этой теме была посвящена значительная часть конференции. Исследователи обсуждали современные технологические приемы внесения минеральных, органических и комплексных удобрений, полученные результаты в виде собранного урожая.

Внесение в почву дополнительных подкормок необходимо, поскольку, как говорят исследователи, за последние двадцать лет количество плодородного гумуса в производственных полях региона ощутимо снизилось и перешло от среднего к низкому содержанию. Истощение плодородных почв можно остановить, а урожайность повысить за счет добавления удобрений. В Красноярском крае активно ведутся исследования по влиянию удобрений на различные культуры. Аграриями давно установлена тесная положительная корреляция между количеством внесенных минеральных удобрений и урожайностью зерновых и зернобобовых культур. Также выявлено, что азотные удобрения максимально воздействуют на урожай, а фосфорные действуют преимущественно в паре с азотными, поэтому более эффективны двойные (азотно-фосфорные) удобрения. Подкормки с калием, в свою очередь, не всегда увеличивают урожайность, но существенно улучшают качество и сохранность продукции. Минеральные – дают стабильно высокую прибавку урожая и экономическую эффективность, но могут снижать плодородие почв. Такие удобрения специалисты рекомендуют совмещать с органическими. В результате, при помощи удобрений, можно не только повысить урожайность, но и восстановить плодородие почвы.

«Сбалансированное многоэлементное питание растений и качество продукции основано на использовании не менее 15 макро- и микроэлементов. Поэтому в обозримом будущем альтернативы удобрениям нет. Они являются материальной основой урожая при любых технологиях. Использование даже умеренных доз удобрений способствует адаптации растений к неблагоприятным погодным условиям, лучшему использованию запасов почвенной влаги и осадков, стабилизирует урожайность полевых культур на достаточно высоком уровне. Оптимизация минерального питания за счет применения удобрений обеспечивает более полное, на 20-40%, использование природных факторов продуктивности, и на 15-50% энергоресурсов самой почвы, а также повышает окупаемость издержек производства по возделыванию сельскохозяйственных культур», — отметила в своем выступлении доктор биологических наук, профессор кафедры почвоведения и агрохимии, Красноярского ГАУ Ольга Анатольевна Сорокина.

Одной из активно обсуждаемых тем конференции стала разработка фосфоритных удобрений из месторождений Красноярского края. Об этом в своем докладе рассказал доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории космических систем и технологий ФИЦ КНЦ СО РАН Юрий Николаевич Трубников. В почвах Приенисейской Сибири наблюдается очень низкое содержание фосфора, и повысить его можно только при помощи удобрений. Решить эту проблему можно за счет организации производства фосфоритной муки из руд Алтае-Саянского фосфоритоносного бассейна. Суммарные запасы фосфоритов только в одном Сейбинском месторождении составляют более девяти тысяч тонн руды, при этом разведанные запасы вторичных фосфоритов в Телекском месторождении составляют около 200 миллионов тонн.

«Перед Россией стоит задача импортозамещения и достижения продовольственной безопасности. Резкого прорыва в этих областях невозможно добиться без ученых. Одна из целей конференции в области почвоведения и агрохимии — определить дальнейший вектор применения удобрений для получения высоких и стабильных урожаев. Было отмечено, что у нас в Сибири, в Красноярском крае, есть фосфорные месторождения, и их нужно развивать. У каждого растения есть потребность в элементах питания, основными являются азот, фосфор и калий. В дальнейшем мы будем дорабатывать технологии применения удобрений для повышения плодородия почвы и получения высоких валовых урожаев», — отметил директор Красноярского НИИ сельского хозяйства КНЦ СО РАН, кандидат сельскохозяйственных наук Алексей Геннадьевич Липшин.

 

Цифровое сельское хозяйство

Сами по себе удобрения, если их использовать бесконтрольно, также могут стать источником экологических проблем. Рационально распределять питательные элементы по полям можно при помощи цифровых технологий. Такие подходы уже применяют во многих передовых хозяйствах страны. Работают над таким проектов и в Красноярске. На основе наземных и спутниковых данных, информации с беспилотных летательных аппаратов создаются цифровые базы данных и архивы цифровых карт, содержащие актуальную информацию о землях сельскохозяйственного назначения опытных хозяйств ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН». Цифровизация сельского хозяйства открывает новые возможности для точного земледелия. При помощи дистанционного зондирования можно определять высоту, засорение и полегание посевов на различных стадиях их роста, оценивать почвенные условия, их увлажненность в любой точке на территории опытного хозяйства. Такой подход позволяет эффективно управлять земельными ресурсами: собирать полную информацию о состоянии почв и культурах, необходимую для принятия управленческих решений, проводить инвентаризацию сельскохозяйственных земель и оперативный контроль посевов на различных стадиях и определять потенциальные угрозы.

«Мы собираем информацию о состоянии полей с помощью беспилотных летательных аппаратов. Затем ее обрабатываем и даем рекомендации по необходимости внесения удобрений. Например, в прошлом году мы работали в опытном хозяйстве «Курагинское». Мы сравнивали участки, где удобрения вносили по стандартной схеме и там, где для этого использовали данные дистанционного зондирования земли. Результаты были впечатляющими. Мы увидели, что, например, в 2021 году можно было добавлять подкормки не три раза, как обычно, а всего два. Поскольку уже после второго раза почва была насыщена, и урожайность на обоих полях оказалась одинаковой. Таким образом, можно подбирать экономически выгодные решения и экономить ресурсы: и топливо, и удобрения», — рассказал о результатах применения новых технологий заведующий лабораторией экологической информатики Института биофизики СО РАН, доктор технических наук, профессор Анатолий Петрович Шевырногов.

Доклад о цифровых технологиях в растениеводстве представили также специалисты из Сибирского федерального центра агробиотехнологий РАН (Новосибирская область). Они отметили, что технология точного земледелия активно используется в Новосибирской и Омской областях, в Алтайском крае. Как рассказали специалисты, с использованием элементов цифровых технологий в Алтайском крае производится порядка 1 млн тонн зерна. Внедрение в сельскохозяйственное производство элементов точного земледелия в виде современных электронных средств информатизации, геоинформационных систем, космических методов диагностики посевов и дистанционных средств управления ими — один из перспективнейших подходов к рациональному и эффективному использованию ресурсов.

Аграрная наука невозможна без практики. В один из дней участники конференции посетили поля опытных хозяйств красноярских исследователей. На одном из участков гостям показали работу специалистов в области дистанционного зондирования. Эти технологии применяются в хозяйствах Красноярского научного центра СО РАН с 2019 года. Основу составляет информация, которую получают из спутниковых снимков и собирают с помощью беспилотных летательных аппаратов. Они регулярно облетают поля и фиксируют оптические характеристики, по которым в дальнейшем определяют состояние почвы и посевов. В зависимости от полученных результатов ученые решают, в каком месте и в каком количестве необходимо вносить удобрения. Дифференцированное внесение удобрений, основанное на данных дистанционного зондирования, помогает рационально использовать ресурсы и получать повышенные урожаи и уменьшить техногенную нагрузку на агроландшафты.

«Цифровые технологии позволят повысить эффективность сельского хозяйства и минимизировать расходы. Сейчас увеличивается скорость летательных аппаратов, что позволяет собирать информацию с большей территории и выходить на промышленные уровни. Такие цифровые подходы полезны в комплексном применении, например, с оборудованием, которое вносит удобрения в жидком состоянии. Жидкие удобрения имеют более доступную форму для растений, а их рациональное использование на основе данных дистанционного зондирования делает такие технологии еще более успешными и продуктивными», — отметил Алексей Липшин.

По итогам конференции была принята резолюция, в которой обозначены основные составляющие обеспечения продовольственной безопасности и развития аграрной науки в России. Среди прочего в ней отмечается необходимость разработки целевых фундаментальных и прикладных научно-исследовательских программ с соответствующей финансовой поддержкой по земледелию, агрохимии и мелиорации, а также сохранению и финансированию проведения многолетних длительных стационарных опытов.

Участники конференции обращают внимание министерства сельского хозяйства РФ и органов власти регионов на необходимость разработки производственных программ научно обоснованного применения удобрений в сибирском земледелии и их последовательной реализации для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почв.

Участники чтений считают, что для практической реализации цифровых методов контроля и управления агротехнологиями в адаптивно-ландшафтном земледелии необходимо усовершенствовать объективную оценку состояния агрогеосистем сопряженными методами наземного мониторинга и дистанционного зондирования и разработать методику оценки плодородия почв и почвенного покрова сельскохозяйственных земель на основе ГИС-технологий. Также необходимо разработать методику дешифрирования космических снимков для определения масштабов и степени деградации почв и почвенного покрова сельскохозяйственных земель.

Отдельное обращение к учебным учреждениям аграрного профиля с пожеланием увеличить количество и усилить качество подготовки специалистов по химизации земледелия, в частности, агрономов, агрохимиков, мелиораторов, землеустроителей, специалистов по защите растений, а также подготовить специальные программы по этим специальностям.

В завершение конференции было отмечено, что четыре года, прошедшие между двумя встречами, это очень большой срок. С учетом сегодняшних научных, экономических и политических вызовов стоит задача скорректировать российскую агрохимическую и земледельческую науку. Для этого нужен консолидированный научный подход. Более того, чтобы обеспечить тесную связь между наукой и производством такие встречи нужно проводить гораздо чаще. Следующие юбилейные X Сибирские Прянишниковские агрохимические чтения намечены на 2025 год. Они пройдут в республике Бурятия.

Фотографии с мероприятия можно посмотреть по ссылке.