Научно-технический прогресс обусловил интенсификацию земледелия, улучшение сортимента зерновых культур и обеспечил быстрый рост их продуктивности в экономически развитых странах в 80—90-е годы XX века. Есть основание полагать, что и дальнейшее нарастание производства зерна в мире будет осуществляться на основе тех же факторов. Но поскольку интенсификация земледелия на определенном этапе сопряжена с экономическими и экологическими издержками еще больше, чем в прошлом, значение приобретают биологические исследования, направленные на селекционное улучшение зерновых, стабильность зернового производства и снижение его потерь.
В связи с этим в развитии технологии интенсивного выращивания зерновых колосовых культур наметились новые подходы, связанные с разработкой интегрированной системы их возделывания. Для нее характерна максимальная дифференциация технологии ухода в зависимости от состояния почвы и посевов, развития вредных организмов, метеорологических условий, истории полей, экономических и экологических факторов. Возможность управления развитием посевов в процессе вегетации основывается прежде всего на перестройке системы азотного удобрения, внедрении дробных подкормок, умеренном питании растений азотом в осенний период и оптимальном — в период дифференциации конуса нарастания и формирования элементов структуры продуктивности, а также рациональном применении ретардантов и средств защиты растений.
Многолетний опыт ряда зернопроизводящих стран показывает, что в современных условиях экономическая эффективность ранее принятой высокоинтенсивной технологии возделывания озимой пшеницы значительно уступает интегрированной (ресурсосберегающей) технологии. Так, в Германии, несмотря на наивысшую урожайность при интенсивном возделывании, дополнительные затраты на удобрения, пестициды, сушку зерна, заработ-
ную плату окупались только в годы с очень сильным развитием патогенов. Интегрированная технология была экономически наиболее выгодна и экологически более безопасна. Дифференцированный подход к применению удобрений (в зависимости от результатов почвенной и растительной диагностики, биологических особенностей сорта), гербицидов (при превышении экономических порогов вредоносности), фунгицидов (в зависимости от степени устойчивости сорта и порогов вредоносности) и ретардантов обеспечивал не только достаточно высокий уровень продуктивности (74—80 и до 92 ц/га), но и лучшую окупаемость всех дополнительных затрат (Kuhlmann, Heitefub, 1987; Kami" R. Mohn R, 1988; Шпаар, Крацш, Кюрцингер, 1998).
Для Великобритании характерным является высокий уровень развития зернового хозяйства. Применение интенсивной системы возделывания, разработанной фирмой ICl, основано на загущенном посеве (500 зерен/м2, густота стеблестоя к уборке более 500 колосьев/м2 при 400 раст/м2), дробном внесении высоких норм азотных удобрений (N250), интенсивной защите от сорняков, болезней и вредителей, борьбе с полеганием растений. В производственных условиях эта технология позволяет получать урожаи озимой пшеницы до 100 ц/га в севообороте и не менее 60 ц/га в монокультуре (Heege, 1982; Hoffmann, 1986). Отличительной особенностью интенсивной технологии возделывания озимой пшеницы в этой стране является своевременное и высококачественное выполнение всех технологических операций, точное соблюдение нормы, сроков и способов внесения минеральных удобрений и средств химической защиты растений. Это достигается за счет организации оперативного биологического контроля за состоянием посевов, использования постоянной технологической колеи, применения более совершенных машин, приспособлений и их тщательной регулировки.
Формированию высоких урожаев, предотвращению полегания посевов и повреждения вредными организмами во многом при этом способствует интегрированная защита растений. Важная роль в ней отводится применению химических средств на основе данных фитосанитарного контроля и прогноза развития болезней, вредителей и сорняков. Защитные мероприятия начинаются осенью и продолжаются вплоть до уборки.
Система выращивания озимой пшеницы во Франции принципиально не отличается от английской технологии.
В США в начале 80-х годов XX в. была разработана компанией Farmland industries интенсивная технология возделывания пшеницы, предусматривающая внесение в среднем на гектар 170 кг азота. Азотные удобрения по этой технологии рекомендуется применять дробно: в 2 срока (яровая пшеница) и 3 (озимая) равными дозами. Основное удобрение вносят вразброс под вспашку либо инжектированием на глубину 15 см при расстоянии между лентами 30—37 см. При высокой обеспеченности почвы фосфором и калием вносится в среднем P67K34 для покрытия выноса. В случае необходимости вносят микроудобрения.
Применяют пониженные нормы высева — 240—280 семян/м2, в засушливых зонах — 190—240, при орошении и во влажных зонах — 310—390 семян/м2. Посев проводят, оставляя технологическую колею, которую используют для операций по защите растений от болезней, вредителей, сорняков и внесения ретардантов. Для получения максимальных урожаев (около 70 ц/га) рекомендуют увеличивать нормы азотных удобрений до 245—270 кг азота (Colliver, 1985).
Однако в связи с тем, что в США из-за природно-климатических условий невозможен европейский уровень интенсификации, в стране очень быстро после апробации интенсивных технологий (ICM — intensive management system) перешли во многих штатах к принципам технологии MEY (maximum economic yield) — экономически наиболее выгодного урожая (Firth, 1987). Главные элементы этой технологии: посев озимой пшеницы сертифицированными, протравленными семенами с пониженной нормой высева (56—67 кг/га) и оставлением технологической колеи; дробное внесение азота (N70_80) в 2 срока: N36-46 до посева и N34 рано весной совместно с гербицидом; однократная обработка фунгицидами против листовой ржавчины и септориоза совместно с ретардантом цероном. Регуляторы роста применяют лишь в случае угрозы полегания, в основном же борьба с ним ведется подбором устойчивых сортов и регулированием азотного питания. Все дополнительные затраты по данной технологии окупаются прибавкой урожая зерна порядка 3,4 ц/га.
В бывш. СССР в 80-х годах с учетом опыта европейских стран были разработаны и применены на больших площадях интенсивные технологии выращивания зерновых культур. В таблице 3.20 приведено сравнение технологий возделывания озимой пшеницы в опытах с различной степенью интенсификации их средствами химизации в условиях лесостепи Украины. Пшеница сорта Киянка выращивалась на мощном малогумусном черноземе после гороха. Удобрение вносили из расчета прироста урожайности 25 ц/га (по азоту 20 ц/га). Показано, что внесение азота в норме 120—150 кг/га отдельными дозами в виде подкормок з течение вегетации имеет преимущество перед одноразовым. Включение в технологию приемов, направленных на снижение засоренности, полегания и поражения растений болезнями, позволяет значительно повысить эффективность вносимых удобрений.
3.20. Сравнительная продуктивность озимой пшеницы при различных по интенсивности технологиях выращивания (по Алимову и др.. 1990)
На фоне предотвращения полегания растений при применении тура количество продуктивных побегов в значительной мере зависело от внесения фунгицида. Наиболее плотный продуктивный стеблестой формировался в вариантах технологий Ж и И, за счет уменьшения в 3—4 раза пустоколосных и щуплозерных стеблей в результате подавления болезней.
Применение фундазола или тилта совместно с опрыскиванием посевов туром способствовало формированию большей листовой поверхности и поддержанию ее в активном состоянии более продолжительное время. При этом увеличивался фотосинтетический потенциал посева, а продуктивность его действия повышалась с 1,50 до 1,91 кг зерна на каждые 1000 м2 дн/га. Подкормка пшеницы жидкими комплексными удобрениями (ЖКУ) из расчета N5P15 на фоне внесения N50 в виде опрыскивания в начале колошения существенно повышала урожайность вследствие увеличения количества и массы зерна в колосе.
Прирост урожайности озимой пшеницы от дробного применения азотных удобрений совместно с средствами химической защиты растений от сорняков, полегания и болезней в течение их вегетации и некорневой подкормкой посевов раствором ЖКУ составил в среднем за 5 лет 22,9 ц/га.
Однако, как показали расчеты за ряд лет, в среднем по стране с каждого гектара посевов по интенсивным технологиям дополнительно было получено только 10,7—12,0 ц озимых зерновых; 4,4—6,0 ц яровой пшеницы; 8,5—9,1 цкукурузы; 1,4—5,1 цзерно-бобовых (реализация потенциала этих технологий в производственных условиях составила около 50%). Это было обусловлено рядом организационно-экономических причин. Кроме того, применение интенсивных технологий проявило существенные недостатки в экологическом аспекте.
В последующем, например, в Мироновском НИИ селекции и семеноводства пшеницы была разработана и рекомендована для лесостепной зоны Украины ресурсосберегающая интенсивная технология возделывания озимой пшеницы. Эта технология предусматривает возможность получения достаточно высокого урожая зерна ценной пшеницы при строгом соблюдении чередования культур в системе научно обоснованного севооборота, умеренном применении минеральных удобрений (N6(М20Р45_9о^45-9о)в сочетании с органическими, сокращении числа химических обработок посевов за счет соблюдения агротехнических требований, своевременном и качественном выполнении всех технологических операций. Борьба с сорной растительностью предусматривается в основном в пропашном клину севооборота и только в исключительных случаях допускается обработка посевов гербицидами. В целом производственные затраты на 1 га посева при ресурсосберегающем варианте сокращались на 24% по сравнению с высокозатратной интенсивной технологией и окупались с оптимальным уровнем рентабельности при достижении урожая зерна соответственно не менее 45 и 55 ц/га (Ильченко. Гринев. Блохини др., 1988).
Были разработаны также ресурсосберегающие технологии для пшеницы и других зерновых культур в различных регионах страны. Однако в начале 90-х годов из-за резкого повышения цен на энергоносители, минеральные удобрения и химические средства защиты растений произошло значительное сокращение посевов. возделываемых по интенсивным технологиям. С 1995 г. эти технологии практически уже не используются в производстве.
В этих условиях научно-исследовательскими учреждениями страны были проведены исследования по разработке и усовершенствованию зональных технологий возделывания зерновых культур, предусматривающих значительное снижение доз применяемых удобрений, уменьшение пестицидной нагрузки, сбережение влаги и энергии (Шевелуха, 1995).
Так, в НИИСХ ЦРНЗ разработана безгербицидная технология возделывания зерновых культур, включающая замену химической борьбы с сорняками агротехническими приемами (довсходовое и послевсходовое боронование посевов). В среднем за 3 года испытаний данная технология обеспечила получение урожая озимой пшеницы 24,7 ц/га, ячменя 26,3 и овса 21,8 ц/га.
Нижне-Волжским НИИСХ разработаны и внедряются вла-госберегающие почвозащитные технологии возделывания зерновых колосовых культур в севооборотах с короткой ротацией. В этих технологиях предусмотрено проведение безотвальной и поверхностной обработки черного пара, что сокращает затраты на горюче-смазочные материалы (ГСМ) на 30—35% и увеличивает производительность агрегата на 20—25%. Система минерального питания включает предпосевное внесение фосфорных удобрений из расчета 20 кг P2O5 под озимую пшеницу, 10—15 кг/га под яровую пшеницу и азотную подкормку озимых 30—40 кг/га азота с одновременным умеренным использованием средств защиты растений. Эти технологии позволяют получать урожай озимой пшеницы 35—40 ц/га, яровой пшеницы 15—20 ц/га и ярового ячменя 18—25 ц/га.
Низкозатратная технология возделывания озимой пшеницы, разработанная в Ставропольском НИИСХ, предусматривает замену вспашки после занятых паров, зернобобовых и пропашных культур мелкими и поверхностными обработками, что обеспечивает сокращение энергозатрат на 30—35%. Применение комбинированных агрегатов (плуг + игольчатая борона + кольчатые катки) при подготовке почвы под озимую пшеницу после колосовых предшественников позволяет снизить затраты энергии на 35—40%. Вариант почвозащитной обработки почвы — нулевая обработка или прямой посев в стерню рекомендуется только совместно с применением системного гербицида для подавления сорняков.
Разработанная Донским селекцентром технология возделывания озимой пшеницы для юга Ростовской области включает тщательную предпосевную поверхностную (не глубже 6— 7 см) обработку по непаровым предшественникам с одновременным внесением небольших доз фосфорных удобрений; использование полуинтенсивных сортов (Дон 85, Колос Дона и др.) с нормой высева 550—600 всхожих семян/м2; прикатывание почвы после посева. После перезимовки должно быть не менее 400 жизнеспособных растений на 1 м2. Уход за посевами предусматривает ран-невесеннюю и 1—2 некорневых азотных подкормки умеренными дозами азота, применение гербицидов на сильно засоренных полях. Эта технология позволяет получать по непаровым предшественникам 30—35 ц зерна с 1 га.
Отраслевыми и зональными НИИ проведена разработка и внедрение низко- и среднезатратных технологий возделывания зерновых культур также для других зон России. Всего научно-исследовательские учреждения разработали и усовершенствовали более 20 средне- и низкозатратных технологий возделывания зерновых и зернобобовых культур, которые достаточно широко используются в производстве, акционерных, фермерских и крестьянских хозяйствах.
Применение такого рода технологий объективно связано с действием неблагоприятных экономических факторов в стране на данном этапе, в основном, из-за резкого повышения цен на средства производства. Однако достижения науки и мировой опыт показывают, что значительный рост производства зерна, как основы всего сельского хозяйства, возможен только при более полном и эффективном использовании генетического потенциала создаваемых сортов, почвенно-климатических ресурсов и соответствующем уровне материальных и других затрат.
Важным источником роста производства продукции и решения проблемы растительного белка является увеличение доли бобовых культур в структуре посевных площадей, способных к симбиотической азотфиксации. Белковая продуктивность этих культур при благоприятных условиях симбиоза во много раз выше, чем у культур, не обладающих такими свойствами. Но для максимальной биолоигческой фиксации азота воздуха симбиотической системой необходимо создать оптимальные параметры основных факторов среды и качественно проводить все агротехнические мероприятия.
Расчеты показывают (Посыпанов, 1997), что при расширении площади посева зерновых бобовых культур в нашей стране до 10 млн гектаров и повышении их урожайности до 20 ц/га можно увеличить симбиотическую азотфиксацию этой группой культур в 7 раз. Расширение посевных площадей многолетних бобовых трав до 23 млн гектаров и вполне реальное повышение их урожайности до 60 ц/га сухого вещества может увеличить объем биологической азотфиксации в 20 раз, а доля участия биологического азота в азотном балансе страны в этом случае составит 26%. Следует также учитывать, что биологическая фиксация азота воздуха в определенной степени решает проблему охраны окружающей среды, предотвращая загрязнение грунтовых вод и водоемов окислами азота, наблюдаемое при использовании повышенных норм минерального азота.
