Известия Оренбургского Государственного Аграрного Университета 2020 № 1 (81)

Агрономия

УДК 631.11:631.5:631.81:574.2

Анализ состояния зернового производства и перспектив его роста при переходе на эколого ориентированные агротехнологии в степной зоне России*

Ю.А. Гулянов, д-р с.-х. наук, профессор

Институт степи УрО РАН

Продовольственная безопасность населения в преобладающем большинстве стран чаще всего ассоциируется с обеспеченностью зерном. В настоящее время, несмотря на активное внедрение в мировое аграрное производство современной сельскохозяйственной техники и инновационных технологий, существенного роста валовых сборов зерна достичь не удаётся. Уровень его производства всё ещё недостаточен для полного удовлетворения возрастающих потребностей стремительно растущего населения. По экспертной оценке отечественных учёных, в условиях современных природных и антропогенных изменений окружающей среды важную роль в стабилизации мирового зернового производства может сыграть Россия, располагающая для этого достаточно высокими природными, интеллектуальными и техническими ресурсами. Их эффективное и рациональное использование на основе природоподобных эколого ориентированных агротехнологий может внести существенный вклад в повышение продовольственной стабильности.

Уже сегодня Россия полностью обеспечивает собственные потребности в зерне и экспортирует его в более 100 стран мира. Традиционными рынками сбыта российского зерна считаются страны Северной Африки и Ближнего Востока, из которых крупнейшими потребителями зерна пшеницы являются Египет, Турция, Бангладеш, Иран и Азербайджан, закупающие вместе до 45 % от объёма российских продаж [1, 2].

Тем не менее следует констатировать, что, несмотря на отмеченные перспективы повышения эффективности зернового производства в РФ и последовательный рост урожайности и валовых сборов зерна до рекордных 135,0 млн т (2017 г.), продуктивность российских полей в мировом рейтинге остаётся относительно невысокой. Это свидетельствует о далеко не полной реализации почвенно-климатических ресурсов, генетического потенциала отечественных сортов и указывает на необходимость глубокой трансформации практикуемых технологий выращивания зерновых культур и их адаптации к региональным условиям, а также урегулирования сопутствующих организационно-правовых и экономических проблем [3].

Многочисленные полевые эксперименты, проведённые отечественными учёными, указывают на возможность значительного роста производства качественного зерна в традиционных регионах возделывания зерновых культур. Это возможно только при восстановлении антропогенно-деградированного почвенного плодородия путём внедрения ландшафтно-адаптивных ресурсосберегающих систем земледелия, почвозащитных и почвовосстановительных севооборотов, дифференцированного внесения органических и минеральных удобрений, подбора наиболее адаптивных культур и других приёмов, направленных на более полную реализацию генетического потенциала возделываемых сортов [3 – 10].

В связи с этим анализ состояния мирового зернового производства и обоснование приёмов его роста при переходе на эколого ориентированные агротехнологии в степной зоне России является актуальным научным направлением.

Основная цель исследования заключалась в выявлении зависимостей валовых сборов зерна зерновых и зернобобовых культур от их урожайности и применения удобрений в странах мира с наибольшими площадями обрабатываемых земель и десяти регионах РФ с наивысшими сборами, а также в научном обосновании приёмов воспроизводства почвенного плодородия и повышения эффективности зернового производства в условиях экономической нестабильности.

Материал и методы исследования. В качестве основного материала исследования выступали результаты авторских экспериментов по совершенствованию технологий возделывания зерновых культур, размещённые в открытых источниках, государственные статистические отчёты и справочники, научные публикации, материалы научных конференций и симпозиумов. При обработке цифрового материала использовались статистические методы корреляционного и регрессионного анализа.

Результаты исследования. Общеизвестно, что Российская Федерация по занимаемой площади на земном шаре – 17,1 млн км² – имеет безусловное превосходство над другими странами мира. Ближайшие по данному показателю страны располагают территориями, составляющими от площади России: 58,5 % – Канада, 10,0 млн км², 56,4 % – Китай, 9,6 млн км², 55,5 % – США, 9,5 млн км², 49,7 % – Бразилия, 8,5 млн км² и 19,3 % – Индия, 3,3 млн км². При этом самая большая площадь обрабатываемых земледельческих угодий (так называемой пашни) находится в Индии и США, а Россия в указанном рейтинге занимает только четвёртую строчку (рис. 1).

Рис. 1 – Земельные ресурсы, валовые сборы зерна и урожайность зерновых и зернобобовых культур в странах мира с наибольшими площадями обрабатываемых земель, 2016 г. (по данным [11] и расчётам автора)

В относительном выражении наибольший удельный вес обрабатываемые земли занимают также в Индии – 47,4 % от площади страны, затем следуют США и Китай – 16,0 и 12,4 % соответственно. В Бразилии данный показатель составляет 9,4 %, и ещё ниже он в России – только 6,8 %.

По итогам 2016 г. зерновые культуры в Индии и Китае занимали практически одинаковую площадь – 98,5 и 96,3 млн га, в США, России и Бразилии под них отводилось на 40,0 % (38,9 млн га), 51,6 % (50,3 млн га) и на 79,4 % (77,3 млн га) меньшая площадь. В структуре посевов наибольшее участие зерновых культур наблюдалось в Китае (80,9 %) и Индии (62,9 %), в США и России они занимали примерно половину обрабатываемых земель (38,4 – 40,4 %), а в Бразилии ещё меньше – 25,1 %.

Наибольшие валовые сборы зерна в анализируемый год отмечены в Китае – 580,9 млн т и США – 475,0 млн т. Практически вдвое меньше зерна получили в Индии (294,7 млн т), а в России и Бразилии валовой сбор составил соответственно 120,7 и 84,1 млн т.

Корреляционно-регрессионный анализ представленных данных выявил сильную связь валовых сборов зерна с площадями посева (r = 0,704) и урожайностью (r = 0,734) зерновых культур, которые в 49,6 – 54,0 % случаев детерминировали их вариацию. Зависимость выражается уравнениями регрессии y = 4,563x + 18,53 и y = 69,84x – 24,59, где х – соответственно площадь посева (млн га) и урожайность (т/га) зерновых культур, у – валовые сборы зерна, млн т.

В разрезе регионов Российской Федерации наибольшее участие в формировании валового сбора зерна в рекордно урожайный 2017 г. приняли 10 регионов (табл. 1), среди которых 8 – регионы степного пояса России. С площади зерновых культур 23207,7 тыс. га, составившей 48,6 % от общероссийской, было собрано 73901,9 тыс. т зерна, или 54,5 % от общероссийского сбора. Безусловными лидерами среди регионов стали Краснодарский край – 14080,4 тыс. т, или 10,4 % от общероссийского урожая зерна, Ростовская область – 13459,6 тыс. т, или 9,9 %, Ставропольский край – 10107,2 тыс. т, или 7,4 % соответственно. Участие других регионов – лидеров зернового производства России варьировало от 5832,7 тыс. т, или 4,3 % (Саратовская обл.), до 4207,2 тыс. т, или 3,1 % (Оренбургская обл.).

Самая высокая урожайность зерна получена в Краснодарском крае, Курской области, Ростовской области, Ставропольском крае и Воронежской области, где указанный показатель превысил общероссийский уровень на 23,9 – 80,5 %. В Республике Татарстан урожайность зерновых культур соответствовала общероссийскому уровню, а в остальных регионах оказалась ниже на 18,2 % (Волгоградская область) – 101,2 % (Оренбургская область).

В отличие от общемировой тенденции зависимости валовых сборов зерна от площадей посева зерновых культур, по 10 анализируемым регионам РФ за период 2005 – 2018 гг. подобной зависимости нами не выявлено (r = 0,266), что свидетельствует о наличии других факторов, влияющих на указанную величину. В то же время установлена сильная связь (r = 0,799) валовых сборов зерна с урожайностью зерновых и зернобобовых культур, детерминирующей 63,9 % вариации валовых сборов (рис. 2).

Рис. 2 – Зависимость валовых сборов зерна от посевных площадей (А) и урожайности зерновых и зернобобовых культур (В) по 10 регионам РФ с наивысшими сборами, средние за 2005 – 2018 гг. (по данным [12, 13] и расчётам автора)

Следует отметить, что урожайность зерновых и зернобобовых культур в целом по регионам – лидерам зернового производства Российской Федерации в свою очередь оказалась сильно связанной (r = 0,905) с количеством внесённых минеральных удобрений, в 82,0 % случаев детерминирующим вариацию урожайности. Зависимость описывается уравнением регрессии y = 0,028x + 1,179, где х – количество внесённых минеральных удобрений, кг/га действующего вещества, у – урожайность зерновых и зернобобовых культур, т/га.

Среди стран мира с наибольшими площадями обрабатываемых земель настолько же очевидной зависимости выявить не удалось. Коэффициент корреляции (r = 0,261) свидетельствует о слабой связи урожайности зерновых культур с количеством внесённых минеральных удобрений, детерминирующим только 6,8 % вариации урожайности (рис. 3).

Рис. 3 – Зависимость урожайности зерновых и зернобобовых культур от количества внесённых минеральных удобрений в России (А) и в мире (по данным [12, 13] и расчётам автора)

Подобные результаты, на наш взгляд, связаны с большой «пестротой» определяющих урожайность факторов в анализируемой группе стран, что связано прежде всего с их географической и пространственной разобщённостью. К указанным факторам следует отнести генетические свойства почв, степень их антропогенной деградации и уровень остаточного плодородия, атмосферное увлажнение и др., влияющие ещё и на эффективность удобрений. Отсутствие зависимости между анализируемыми параметрами указывает ещё и на очевидную экстенсивность применяемых технологий возделывания зерновых культур в отдельных странах, слабое использование интенсивных факторов земледелия, например применения удобрений. В дополнение к этому можно предположить, что использование минеральных удобрений в количествах, не удовлетворяющих биологические потребности растений и не раскрывающих их урожайный потенциал, существенного влияния на увеличение урожайности не оказывает.

Таким образом, урожайность является главным фактором роста валового сбора зерна и её можно считать основным показателем эффективности использования посевных площадей в мировом и российском масштабе. Фактором второго порядка, существенно влияющим на урожайность зерновых культур и наиболее отчётливо проявляющимся в основных зернопроизводящих регионах России, является применение удобрений.

Самая сильная связь валовых сборов зерна с количеством использованных минеральных удобрений (r = 0,847 – 0,986) отмечена в Краснодарском и Ставропольском краях, а также в Воронежской, Ростовской и Курской областях. Здесь на каждый гектар посева внесено от 52,0 до 109,9 кг удобрений (табл. 2).

Также сильная, но уже граничащая со средней связь между указанными факторами (r = 0,716 – 0,738) выявлена в Волгоградской, Саратовской областях и Алтайском крае. Внесённые в указанных регионах в количестве 6,1 – 19,7 кг/га минеральные удобрения детерминировали 51,3 – 61,0 % вариации валовых сборов зерна. Ещё меньшая (r = 0,527) зависимость выявлена в Оренбургской области – использованные здесь в количестве 2,4 кг/га минеральные удобрения детерминировали только 27,8 % вариации урожайности.

В целом следует констатировать, что общим для основных зернопроизводящих регионов, расположенных преимущественно в степной зоне РФ, является использование в посевах зерновых культур минеральных удобрений в нормах, удовлетворяющих их биологические потребности и раскрывающих их урожайный потенциал, что оказывает существенное влияние на повышение урожайности и валовых сборов зерна. Данное утверждение вполне очевидно для основных поставщиков зерна на российский рынок, таких, как Краснодарский край, Ставропольский край, Воронежская, Ростовская и Курская области. В других регионах ещё задействованы далеко не все агротехнические средства, из которых во влагосберегающих интеллектуальных агротехнологиях следует рассматривать прежде всего внесение удобрений в научно обоснованных нормах (как правило, более высоких), как существенно повышающих эффективность зернового производства.

Следует признать, что внесение минеральных удобрений в ничтожно малых количествах в отдельных регионах РФ на фоне антропогенно деградированных низкоплодородных почв чаще всего связано с их дороговизной и финансовой несостоятельностью хозяйствующих субъектов. Выпускающихся же в стране минеральных удобрений, производство которых неуклонно увеличивается, вполне достаточно для полного удовлетворения внутренних потребностей (рис. 4).

Рис. 4 – Динамика производства и применения минеральных удобрений в земледелии России [11]

К сожалению, негативные последствия экономического реформирования сельского хозяйства России в полной мере проявились в главных зерносеющих регионах страны, в большинстве своём расположенных на достаточно выработанных чернозёмных почвах степной зоны. Сложное финансовое положение как коллективных, так и индивидуальных производителей зерна, связанное ещё и с диспаритетом цен на сельскохозяйственную и промышленную продукцию, привело к практически полному отказу от использования удобрений. Аналогичная ситуация сложилась и с органическими удобрениями [14].

За годы реформ также существенно изменились площади и структура посевов, внедрились почвоутомительные короткоротационные севообороты с коммерческими культурами, прежде всего подсолнечником, занимающим в отдельных регионах (Саратовская и Оренбургская области) уже более 1,0 млн га.

Удовлетворение потребностей возделываемых растений в элементах минерального питания свелось в основном к мобилизации почвенного плодородия, т.е. истощению запасов гумуса. В результате в большинстве зерносеющих регионов России, и прежде всего в регионах степной зоны, сложился его отрицательный баланс. Вполне очевидно, что указанные обстоятельства являются серьёзным препятствием к устойчивому зерновому производству и могут привести к ещё большей деградации нарушенных почв, нарушению биологического баланса в агроэкосистемах и сокращению биологического разнообразия.

Выводы. Для обеспечения продовольственной безопасности населения и сохранения природного биоразнообразия в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды необходимы технологические подходы, направленные на формирование в адаптивном земледелии высокой сбалансированности и устойчивости агроландшафтов, восстановление и стабилизацию плодородия почвы, сокращение ресурсных затрат на производство сельскохозяйственной продукции [15].

Положительное последействие уже разработанных приёмов повсеместно подтверждается сельскохозяйственной практикой. В частности, в регионах степной зоны РФ накоплен обширный экспериментальный материал, подтверждающий целесообразность применения научно обоснованных норм минеральных и органических удобрений в поддержании плодородия почвы и повышении урожайности зерновых культур.

Считаем, что для реализации указанных перспектив не менее важно ещё выполнение комплекса сопутствующих мероприятий, напрямую влияющих на воспроизводство почвенного плодородия и их эффективность:

– улучшение финансового состояния, материально-технической базы и социально-экономических условий в зерносеющих хозяйствах;

– развитие экологических принципов ведения земледелия по обеспечению расширенного воспроизводства почвенного плодородия и охраны окружающей среды, расширение в структуре посевов доли бобовых и зернобобовых культур, залужение необрабатываемых земель, введение выводных полей многолетних трав в зерновых севооборотах;

– освоение севооборотов на агроэкологической основе с учётом продуктивности и средообразующего влияния на плодородие почвы, воспроизводства органического вещества, регулирования гумусового состояния почвы и энергетического равновесия в агроландшафтах;

– максимальное использование малоценной побочной продукции растениеводства в качестве альтернативы органическим удобрениям (прежде всего, навозу), разработка приёмов эффективного использования соломы, промежуточной сидерации с использованием высокопродуктивных культур, способных быстро накапливать большую надземную фитомассу;

– применение технологий минимальной и нулевой обработки почвы, интегрированной системы защиты растений и использование высокопроизводительных энергонасыщенных тракторов и комбинированных сельскохозяйственных машин.

От качества освоения указанных мероприятий будет зависеть успешность регионов степной зоны России в наращивании производства качественного зерна и сохранении почвенного плодородия. Их важность не снизится и в случае улучшения экономической ситуации в стране и мире, способствующей применению минеральных и особенно органических удобрений в научно обоснованных (как правило, более высоких) количествах.

Литература

1. Россия и страны мира. 2018: стат. сб. / Росстат. М., 2018. 375 с.

2. Федеральная служба государственной статистики. Официальная статистика. Внешняя торговля [Электронный ресурс]. URL: https://www.gks.ru/folder/10705 (дата обращения 27.11. 2019).

3. Ленточкин А.М. Оценка состояния посевных площадей зерновых культур // Пермский аграрный вестник. 2019. № 1(25). С. 55 – 62.

4. Гулянов Ю.А. Продуктивность посевов озимой пшеницы при совместном применении агрохимикатов и регуляторов роста в Оренбургском Предуралье // Зерновое хозяйство. 2005. № 4. С. 12 – 15.

5. Гулянов Ю.А. Совершенствование приёмов формирования высокопродуктивных агроценозов озимой пшеницы в степной зоне Южного Урала: автореф. дис. … д-ра с.-х. наук / Оренбургский государственный аграрный университет. Оренбург, 2007.

6. Гулянов Ю.А., Николаев Н.А. Качество зерна озимой пшеницы при оптимизации технологии возделывания // Зерновое хозяйство. 2007. № 1. С. 23 – 25.

7. Ярцев Г.Ф., Байкасенов Р.К. Урожайность и качество зерна сортов яровой пшеницы в зависимости от норм высева и воздействия лесополосы в условиях центральной зоны Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 6 (50). С. 16 – 18.

8. Ярцев Г.Ф., Байкасенов Р.К., Пряхина Ю.Ю. Урожайность и качество зерна яровой мягкой пшеницы в зависимости от некорневого внесения жидких удобрений и регуляторов роста на южных чернозёмах Оренбургского Предуралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 1 (69). С. 31 – 33.

9. Повышение эффективности выращивания зернобобовых в Оренбургской области / И.М. Агеев, Е.М. Агеев, И.В. Васильев [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2010. № 3 (27). С. 12 – 14.

10. Зернобобовые в земледелии Оренбургской области / А.В. Кислов, В.Н. Диденко, Е.М. Агеев [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 5 (37). С. 58 – 61.

11. Итоги работы отрасли растениеводства в 2017 году и задачи на 2018 год. Москва 2018 г. [Электронный ресурс]. URL: http://barley-malt.ru/wp-content/uploads/2018/02/agronomycheskoe-soveschanye-ytogy-2017.pdf (дата обращения 27.11. 2019).

12. Регионы России. Социально-экономические показатели. 2018: стат. сб. / Росстат. М. 1162 с. [Электронный ресурс]. URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/publications/catalog/doc_1138623506156 (дата обращения 27.11.2019).

13. Бюллетени о состоянии сельского хозяйства (электронные версии). Каталог публикаций: Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]. URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/-rosstat_main/rosstat/ru/statistics/publications/catalog/doc_1265196018516 (дата обращения 27.11.2019).

14. Пронько В.В., Чуб М.П., Михайлин Н.В. Применение удобрений и плодородие почв в степном Поволжье // Агрохимический вестник. 2006. № 6. С. 18 – 20.

15. Гулянов Ю.А., Чибилёв А.А. Экологизация степных агротехнологий в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 3. С. 5 – 11.

DOI 10.37670/2073-0853-2020-81-1-6-12

Аннотация

Опубликовано Известия Оренбургского Государственного Аграрного Университета 2020 № 3 (83), стр. 6-12

_________________

*Статья подготовлена по теме НИР Института степи УрО РАН: «Степи России: ландшафтно-экологические основы устойчивого развития, обоснование природоподобных технологий в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды», № ГР АААА-А17-117012610022-5.