Исследование влияния различных видов обработки почвы на плодородие и агрофизические свойства

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Галинская И.В. 1

---

1МБОУ "Чебеньковская СОШ Оренбургского района"

Павловичева Н.Г. 1

---

1МБОУ "Чебеньковская СОШ Оренбургского района"

Работа в формате PDF

846.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Сельское хозяйство всегда было и остается важнейшим ресурсом любого государства, влияющим на природный, экономический, этнокультурный потенциал.

На сегодняшний день в России сложилась довольно сложная ситуация для всех отраслей экономики. Влияние антироссийских санкций и ответных мер России ощутили на себе практически все предприниматели и производители. Запрет на ввоз целого ряда продуктов, рост цен и колебания курса валют заставляют менять привычные планы действий и формировать новые сферы деятельности.

Не стало исключением и растениеводство. Если раньше самой важной информацией для аграриев являлся прогноз погоды, то сегодня на первый план выходят сводки политических новостей.

Одним из основных факторов агро-экологической устойчивости, является почва. Почвенные ресурсы являются основой для производства продуктов питания. В то же время мы должны удостовериться в том, что почва не разрушается и что она с течением поддерживает производственный потенциал. Мы должны гарантировать устойчивость производства продуктов питания.

Система No-Till (беспахотного земледелия) — это следующая ступень развития сельского хозяйства. Она преобладает в странах-ведущих экспортерах продовольствия.

По мнению современных аграриев, такое решение есть – это ресурсосберегающая технология No-Till, которая позволит сельхозпроизводителям повысить продуктивность своего труда при минимальных затратах. А главное, No-Till препятствует эрозии почв и позволяет вернуть почве ее плодородие.

Актуальность:

Сейчас все поднимают вопрос: «Что будет через 50 лет, если не будет нефти и газа, что делать тогда?». Нефть заменить чем-то можно, а чем заменить почву? Почти каждые 20 лет мы теряем 1% гумуса, а через 50 лет мы полностью потеряем почву. Мы живем в аграрном регионе, поэтому тема, которую мы затронули, должна волновать общественность. Возрождая сельскохозяйственное производство в рамках национального приоритетного проекта «Развитие АПК», мы должны идти по пути внедрения  высокоэффективных  технологий. Решая проблемы технического перевооружения села нашей огромной страны, мы добьемся получения конкурентоспособной продукции на мировом рынке.

Цель: Изучить экологическую и экономическую эффективность внедрения ресурсосберегающей технологии обработки почвы No-Till в условиях рискованного земледелия Оренбургской области, поселка Чебеньки.

Для достижения цели, нами были поставлены следующие задачи:

1.Рассмотреть сущность, функции и классификацию инноваций;

2.Изучить историю освоения новых ресурсосберегающих технологий;

3.Дать организационную характеристику сельскохозяйственной опытной станции поселка Чебеньки Оренбургской области.

4.Изучить экологическую обоснованность внедрения нулевой технологии обработки почвы с позиции водно-физических и биологических свойств почвы.

5.Рассчитать экономическую эффективность внедрения технологии Оренбургской областной сельскохозяйственной опытной станции (поселка Чебеньки, Оренбургской области)

Гипотеза: При использовании нулевой обработки будут происходить улучшения агрономических свойств почвы, следовательно, повысится урожайность зерновых культур, что будет способствовать снижению себестоимости производства зерна и увеличения прибыли сельхозтоваропроизводителей.

Экологические исследования проводились в период с апреля 2019 по сентябрь 2022 года на базе ОНИИСК – структурного подразделения ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН.

Объектом исследования послужило структурное подразделение опытное поле ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН. Оренбургской области.

Предмет исследования в данной исследовательской работе является процесс ресурсосберегающих технологий на экономическую и экологическую эффективность производства зерновых культур в условиях зоны рискованного земледелия.

В данной работе использовалась литература, как российских авторов, так и перевод зарубежных статей. Основой для экономического анализа послужила годовая отчетность о финансово-экономическом состоянии товаропроизводителя сельскохозяйственной опытной станции поселка Чебеньки Оренбургской области за 2019-2022 гг.

Глава I. Теоретические основы внедрения инновационных технологий в растениеводство

1.1. Сущность, функции и классификация инноваций

Инновация представляет собой материализованный результат, полученный от вложения капитала в новую технику или технологию, в новые формы организации производства, труда, обслуживания и управления, включая новые формы контроля, учета, методы планирования, приемы анализа и т. п.

Термин "инновация" как новая экономическая категория ввел в научный оборот австрийский (позже американский) ученый Йозеф Алоиз Шумпетер (J. A. Schumpeter, 1883-1950) в первом десятилетии ХХ в.

Сегодня описание технологических инноваций базируется на международных стандартах, рекомендации по которым были приняты в г. Осло в 1992 г. (так называемое "Руководство Осло"). Эти стандарты охватывают новые продукты и новые процессы, а также их значительные технологические изменения.

С точки зрения структурной характеристики инновации подразделяются на три группы:

1) инновации на "входе" в предприятие;

2) инновации на "выходе" из предприятия;

3) инновации структуры предприятия как системы, включающей в себя отдельные элементы и взаимные связи между ними.

По целевому изменению инновации разделяются на инновации технологические, производственные, экономические, торговые, социальные в области управления.

Разнообразие специфических условий, в том числе экономических, организационных и других, в инновационной деятельности приводит к тому, что, несмотря на общность предмета инноваций, каждое ее внедрение обладает уникальностью. 

1.2 Особенности систем обработки почв: No-Till и Min-Till

Минимальная обработка (Min-Till)

Характеризуется наличием остатков растительности на поверхности почвы от 15% до 30 % после уборки и посева.

Таблица 1.1 – Плюсы и минусы минимальной почвообработки

Система сохранения плодородия почвы

Характеризуется обработкой почвы между уборкой и посевом и более чем 30 %-ми остатками на поверхности почвы после посева

Таблица 1.2 – Плюсы и минусы системы сохранения плодородия почвы

Необходимые требования по переходу к технологиям сохранения плодородия почвы

Плодородие и удобрения

проведение ежегодного агрохимического анализа.

проведение анализа почвы на содержание микроэлементов каждые 5лет.

Семена и посев

применять только семена без примеси сорняков и семена без болезней.

в начале сезона необходимо проводить химическую обработку семян против болезней и вредителей.

применять только семена наивысшей всхожести с высокой энергией прорастания и силой роста.

Насекомые

остатки растительности на почве в зимний период способствуют увеличению количества насекомых.

может возникнуть необходимость в дополнительных обработках против вредителей.

могут увеличиться расходы на инсектициды.

Болезни

из - за увеличения количества растительных остатков возрастает степень подверженности заболеваниям растений переносимых водой и воздухом.

возможно увеличение расходов на фунгициды.

Агротехника

необходимо введение многопольного севооборота.

необходимо тщательно отслеживать состояние культур.

необходима тщательная работа с остатками растительности на полях.

необходимо осуществлять калибровку (настройку) оборудования перед каждым его использованием в поле.

Нулевая обработка почвы (No -till)

Характеризуется полным отсутствием обработки почвы, кроме питательного впрыскивания посев выполняется в борозду, сформированную разрыхлителями, дисковыми сошниками или другими подобными рабочими органами сеялок.

Таблица 1.3 – Плюсы и минусы нулевой почвообработки

Нулевая обработка почвы (необходимые требования)

Культуры

По нулевой технологии не рекомендуется выращивать овощи, свеклу, кукурузу.

Почва

Должна иметь хороший внутрипочвенный дренаж, пригодны только ровные почвы или почвы с хорошим поверхностным орошением не должна быть засоленной или содержать много натрия.

Плодородие и удобрения

Следующие параметры почвы должны проверяться ежегодно: содержание азота, содержание калия, содержание гумуса, кислотность. Каждые 5 лет необходимо проводить анализ питательных микроэлементов почвы. Перед посевом в почву необходимо вносить удобрения, при этом следует иметь ввиду, что остатки растительности препятствуют проникновению жидких азотных удобрений в почву и ускоряют испарение сухих азотных удобрений. А при внесении фосфатных и калийных удобрений растительные остатки препятствуют их проникновению в область прорастания зерна, после всходов для некорневой подкормки следует использовать жидкие удобрения, возможно ограниченное применение сухих удобрений одновременно с посевом. Некорневая подкормка должна производиться в строго определенное время

Семена и посев

Применять только высококачественные семена без примеси сорняков. Применять только семена наивысшей всхожести, с высокой энергией прорастания и силой роста.

Сорняки и борьба с ними

В весенние и осенние периоды изменения в составе сорняков нужно проводить в оптимальные сроки, при применении беспахотной технологии увеличивается появление таких сорняков, как — овсюг, солянка русская, бодяк полевой и других, уменьшается содержание горчицы белой, лисохвоста.

Все работы необходимо проводить с помощью гербицидов

Насекомые

Остатки растительности на почве в зимний период способствуют увеличению количества насекомых, может возникнуть необходимость в посеве приманочных культур, увеличиваются расходы на инсектициды.

Болезни

Степень подверженности болезням, переносимым с водой и воздухом, увеличивается в силу того, что остатки растительности с полей не запахиваются, увеличиваются расходы на фунгициды.

Агротехника

Важнейшее значение имеет своевременность проведения работ, необходимо производить смену пестицидов для предотвращения привыкания вредителей, необходим подбор площадей, необходима тщательная работа с остатками растительности на полях, необходимо осуществлять калибровку (настройку) оборудования перед каждым его использованием в поле. [23]

1.3 Проблемы внедрения новых технологий и финансирования инновационных процессов в сельском хозяйстве

Сложность агропромышленного производства и его специфика определяют своеобразие подходов и методов управления инновационной деятельностью. Риск финансирования научно-производственных результатов, временного разрыва между затратами и результатами, неопределенность спроса не заинтересовывает частных инвесторов вкладывать капитал в развитие сельского хозяйства.

Обеспеченность сельскохозяйственной техникой в расчете на 100 га посевов зерновых в России примерно в 10–12 раз ниже [2], чем в фермерских хозяйствах западноевропейских государств. По оценкам ученых Российской академии сельскохозяйственных наук, в 2021 г. лишь 8–12 % сельскохозяйственных товаропроизводителей используют высокоэффективные ресурсосберегающие технологии. Причина низкого уровня эффективности новых технологий объясняется тем, что отсутствует система, обеспечивающая инновацию. Аграрный сектор экономики находится практически в полной зависимости от зарубежных производителей техники. В связи с данной обстановкой в стране, необходимо наладить выпуск отечественной сельскохозяйственной техники, что укрепит российского производителя.

Освоение наукоемких ресурсосберегающих технологий позволяет более производительно использовать технику, сократить расход горючего и смазочных материалов (при традиционных технологиях их на 1 га пашни с учетом современной структуры посевных площадей требуется 60–65 л, а при ресурсосберегающих – 20–25 л), оптимизировать использование минеральных удобрений.

Освоение нововведений наблюдается в основном на перерабатывающих предприятиях АПК и в индустриальных сельскохозяйственных организациях.

Технологическое и техническое перевооружение сельского хозяйства в современных условиях является ключевой проблемой обеспечения продовольственной безопасности России. Только создание благоприятных условий для интенсификации инновационного процесса и активизации хозяйственной деятельности сельскохозяйственных предприятий, частного бизнеса позволит поднять качество и конкурентоспособность отечественной сельхозпродукции, вывести «пожизненно» дотируемый аграрный сектор экономики на путь устойчивого и эффективного развития потенциала АПК.

Таким образом, главным в деятельности государства на современном этапе развития российского аграрного сектора становится формирование институтов развития, способствующих переходу к инновационно-ориентированному социально-экономическому развитию [4].

Глава II Организационная характеристика

2.1 Опытное поле ОНИИСК - ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН (поселка Чебеньки Оренбургской области)

Объектом исследования в исследовательской работе является ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН.

В 1937 году по решению Российской академии наук была организована Чкаловская селекционная станция. Ученые и работники селекционной станции в короткий срок обеспечили Оренбургскую область и близлежащий регион высококачественным семенным материалом и создали свои оригинальные сорта пшеницы, проса, ячменя.

В 1975 году на базе Опытной станции был организован Оренбургский научно-исследовательский институт сельского хозяйства. Но через несколько лет научно-исследовательский институт был реорганизован, и сотрудники переехали в Оренбург и Нежинку, в Чебеньках остались только некоторые научные отделы и опытно-производственное хозяйство.

ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН зарегистрирован  05.02.1998 по адресу: Оренбургская области г. Оренбург, ул. 9 Января, д.29.

ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук» в городе Оренбурге - это один из крупнейших научных федеральных центров России. Миссия Центра - повышение эффективности научных разработок по перспективным направлениям селекции и генетики растений и животных, агробиотехнологий для сельского хозяйства и промышленности с использованием современных ресурсов.

2.2. Экологическая обоснованность внедрения технологии No-Till в условиях рискованного земледелия

Для оценки влияния различных видов обработки почвы на экологические свойства были заложены полнопрофильные почвенные разрезы на участке с нулевой и минимальной обработкой, а также, для оценки водопроницаемости было заложено 10 прикопок на каждом участке. Выявление количественного содержания гумуса, а также почвенной влаги, гигроскопичности проводились в лаборатории агроэкологии и почвоведения ОНИИСК под руководством к.б.н Галактионова Л.В

2.3. Влияние минимальной обработки почв и обработки по технологии

No-Till на водно-физические свойства почв.

На участке под минимальной обработкой величина водопроницаемости значительно выше, а динамика имеет противоположный характер (рисунок 3.1). Вниз по профилю скорость водопроницаемости снижается практически в 2 раза.

Изучение скорости водопроницаемости показало, что на участке обработки почвы по технологии No-Till происходит увеличение скорости водопроницаемости с 0,42 до 0,66 мм/мин (рисунок 3.1).

Высокое значение скорости водопроницаемости на участке с минимальной обработкой почвы связана с проведением предпосевной обработки почвы (боронование и культивация), что способствует разрыхлению верхнего ее слоя и созданию условий для хорошей водопроницаемости. При дальнейшем продвижении влаги вглубь профиля она встречается со слоями (20-30 см) несколько уплотненными и не подвергавшимися обработкой сельскохозяйственными машинами, поэтому для этого слоя почвы и характерно снижение скорости водопроницаемости.

Для участка с использованием технологии No-Till характерна обратная динамика, связанная с отсутствием предпосевной обработки почвы и закладкой семян в необработанную почву.

Р исунок 3.1 –Водопроницаемость на участке, обрабатываемого минимальной системой обработки

Рисунок 3.2 – Водопроницаемость на участке, обрабатываемого по технологии No-Till (нулевая)

Сельскохозяйственная техника при посеве уплотняет почву, поэтому скорость водопроницаемости принимает очень низкие значения.

По достижении слоя 20-30 см она несколько увеличивается, что связано со снижением силы давления сельскохозяйственной техники на этот слой и разрыхлением последней корневыми системами растений. Необходимо отметить, что по показателю почвы на участке с нулевой уступают почвам на участке с минимальной обработкой, что можно оценивать по разному: а) с одной стороны, низкое значение водопроницаемости может служить фактором формирования значительного поверхностного стока и развития водной эрозии, но за счет оставления на полях стерни и пожнивных остатков угроза ее развития сводиться при использовании технологии No-Till к минимуму; б) с другой стороны низкие значения этого показателя свидетельствуют о некотором уплотнении почв, которое будет определять не только низкую скорость водопроницаемости, но и будет обеспечивать замедление процесса оттока влаги из почв за счет снижения скорости испарения. Таким образом, низкие значения скорости водопроницаемости почв при использовании технологии No-Till имеют и положительные аспекты.

2.4. Влияние минимальной обработки почв и обработки по технологии No-Till на плотность почв.

Изучение плотности почв показало, что на участке агроценоза с минимальной обработкой наблюдается постепенное увеличение показателя с глубиной, но в целом все полученные результаты вписываются в оптимальный диапазон значений данного показателя (Рисунок 3.3.).

Р
исунок 4.3 -Плотность почв на участке с минимальной обработкой

Значения плотности почв близкие к оптимальным (0,98 г/см³), характерны для слоя, ежегодно подвергающемуся обработке (боронование и культивация), для ниже следующих слоев почв характерно некоторое увеличение плотности.

Плотность почв на участке с нулевой обработкой характеризуется увеличением степени уплотнения при движении вглубь профиля (Рисунок 3.4).

Р
исунок 3.4 - Плотность почв на участке с нулевой обработкой

Это явление вполне объяснимо, так как, по сравнению с минимальной технологией, этот участок ежегодной обработке верхнего слоя не подвергается, и поэтому почвы с использованием технологии No-Till плотнее. Эти результаты согласуются с данными полученными С. Дерпш ранее [15].

2.5. Влияние минимальной обработки почв и обработки по технологии No-Till на баланс органического вещества почв.

Изучение содержания и запасов органического вещества почв показало, что нулевая обработка почв способствует накоплению органического вещества. Профильное распределение гумуса (Рисунок 3.5) во всех изученных разрезах носит плавно убывающий характер (по шкале Орлова Д.С.). В слое 0-10 см в почвах обоих участков содержание гумуса характеризуется как среднее, на участке минимальной обработки на всем протяжении гумусового горизонта, уступающего по мощности участку с нулевой обработкой, содержание гумуса характеризуется как среднее. А на участке с минимальной обработкой с глубины 10 см происходит резкое снижение содержания органического вещества в почве, и в целом гумусовый горизонт характеризуется низким его содержанием, в то время, как участок с нулевой почвообработкой по-прежнему характеризуется средним содержанием этого показателя (по шкале Орлова Д.С.).

Рисунок 3.5 – Профильное распределение гумуса на участке с нулевой и минимальной обработкой.

Таким образом, в условиях степной зоны Южного Урала использование технологии нулевой обработки почв No-Till способствует созданию оптимальных условий для воспроизводства баланса органического вещества почв.

III. Экономическая эффективность от внедрения технологии No-Till в Оренбургской областни сельскохозяйственной опытной станции (поселка Чебеньки Оренбургская области)

Для того чтобы уменьшить риск получения убытка сельскохозяйственная опытная станция поселка Чебеньки занялось изучением альтернативных инновационных технологий обработки почвы. Наиболее приемлемой с точки зрения канадских экономистов для зоны рискованного земледелия является технология No-Till, которая широко применяется в настоящее время в Америке и Канаде, в климатических зонах, близких по своим характеристикам с Оренбургской областью.

Для исследования эффективности внедрения данной технологии была заложена пробная площадка размером 100 га. За основу сравнения бралась категория урожайности. Урожайность является интегральной функцией всех агрономических свойств почв. В таблице представлены данные по предшественникам и урожайности. Урожайность на участке безотвальной обработки, не смотря на повышенную плотность и снижение показателей водопроницаемости, на протяжении 2019-2022 гг. превышает таковую на участке с минимальной обработкой в среднем на 69,4%.

Таблица 4.1 – Урожайность сельскохозяйственных культур при разных способах обработки почв.

В основу экономического анализа рентабельности нулевой технологии положены технологические карты. Данные карты выполнены на 100 га площади. Для составления взяты единые цены на семена, средства защиты растений (СЗР), удобрения, ГСМ, автоуслуги, нормативы на текущий ремонт, на общехозяйственные и общепроизводственные расходы и амортизацию.

В разрезе статей затрат произошли следующие изменения:

Таблица 4.2 – Экономическая эффективность внедрения технологии нулевой обработки почвы в Оренбургской областной сельскохозяйственной опытной станции (поселка Чебеньки Оренбургская области)

Из технологических карт видно, что по большинству статей затрат нулевая почвообработка является более выгодной..

Из анализа технологичких карт видно, что разница затрат не значительна, но при этом себестоимость зерна при нулевой почвообработке за счет большей урожайности увеличивается валовый сбор, благодаря чему можно получить большую прибыль при меньших затратах.

Заключение

Проведя данное исследование, можно сказать, что нулевая ресурсосберегающая технология, активно применяется в Америке и Канаде с 1950-х годов, является эффективной, как с экономической, так и с экологической точки зрения и её целесообразно внедрить как основную технологию производства зерновых культур в Оренбургской области.

Однако стоит помнить, что при данной технологии большое внимание следует уделить обновлению машинно-транспортного парка и средствам защиты растений.

Выводы

1."Инновационная деятельность" - процесс, направленный на реализацию результатов законченных научных исследований и разработок либо иных научно-технических достижений в новый или усовершенствованный продукт, реализуемый на рынке.

2. ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН является стабильно развивающейся организацией, которая стремится к максимальной прибыли и оптимизации технологических процессов.

3. Проведя оценку эффективности внедрения нулевой технологии можно с уверенностью рекомендовать её к внедрению, так как она способствует значительному повышению уровня рентабельности, а так же снижает себестоимость готового товарного зерна, что позволит предприятию повысить уровень прибыли. Помимо этого, нулевая технология способствует увеличению урожайности, следовательно, увеличение прибыли произойдет и за счет увеличения продаж. Нами также была проведена оценка экологической эффективности, внедрения нулевой технологии, отметим, что благодаря увеличению плотности почвы и сокращению скорости водопроницаемости, в условиях зоны рискованного земледелия, данная технология будет способствовать накоплению влаги.