П.А.Чекмарев, член корреспондент РАСХН, директор Департамента растениеводства, химизации и защиты растений МСХ РФ;

М.И.Степанов – директор ФГУ ЦАС «Новосибирский».

В статье рассматривается опыт работы агрохимической службы Новосибирской области, создание информационного ресурса о землях сельскохозяйственного назначения с помощью ГИС-технологий, также обозначены проблемы плодородия почв и инвентаризации неиспользуемых земель.

Ключевые слова: мониторинг, агрохимическое обследование, ГИС- технологии, программный продукт, банк данных, космические снимки, векторизация, Биологизация.

Сегодня, проблема снабжения стран продовольствием, с каждым днём обостряется. Для нашей страны с её просторами и возможностями для сельскохозяйственного производства такой проблемы не должно существовать.

Но, согласно продовольственной Доктрины, ещё не все вопросы обеспечения населения продуктами своего производства решены. Поэтому в Доктрине намечены меры по преодолению всех тех негативных процессов в сельском хозяйстве и снабжения населения продуктами своего производства, в т.ч. поставки излишков производства сельского хозяйства за пределы страны.

Роль агрохимической службы в выполнении задач поставленных государством обеспечить мониторинг плодородия почв, выявить все негативные процессы, происходящие в земледелии, создать информационный ресурс и обеспечить принятие своевременных и результативных мер в деле сохранения плодородия почв и как следствие увеличения урожайности и валовых сборов сельскохозяйственных культур.

На сегодня агрохимическая служба, единственная служба, которая имеет в своих архивах данные агрохимического обследования за последние 45 лет, а также все материалы почвенного обследования (это картографический материал, почвенные очерки, хозяйственную оценку земель  с определением бонитета почв). К сожалению надо признать, что почвенные обследования, последний раз проводились институтом «Гипрозем» в 1995 году, поэтому в основном агрохимическая служба пользуется материалами 80-90 годов. Но при проведении агрохимического обследования фиксируются данные по опустыниванию, заболачиванию, зарастанию пашни кустарником и лесом, площади подверженные водной и ветровой эрозии, то есть те признаки изменения почв, которые видны визуально. В свете последних постановлений, таких как в редакции Постановления Правительства РФ от 21.04.2010г. № 270 о Федеральной целевой  программе «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы и на период до 2013г.»» и поручения Правительства РФ от 31 марта 2010г. № ВЗ-П11-1942 «Комплекс мер по повышению эффективности использования земель сельскохозяйственного назначения, по сохранению и повышению плодородия почв в долгосрочной перспективе», принятие «Концепции земель сельскохозяйственного назначения и земель, используемых или представленных для ведения сельского хозяйства в составе земель иных категорий, и формирования государственных информационных ресурсов об этих землях на период до 2020 года» – (Постановления Правительства РФ от 30.07.2010г. № 1292-Р), а также приказа МСХ РФ от 4 мая 2010г. № 150 «Об утверждении Порядка государственного учёта показателей состояния плодородия земель сельскохозяйственного назначения» на агрохимическую службу России возложены серьёзные задачи по формированию полной и достоверной информации о состоянии и динамике плодородия земель сельскохозяйственного назначения, выявление отрицательных результатов хозяйственной деятельности на землях сельскохозяйственного назначения, выявление резервов обеспечения устойчивости сельскохозяйственного производства.

Что сделано и что делается в этом плане в ФГУ ЦАС «Новосибирский».

Зона обслуживания включает в себя 3,8 млн.га сельскохозяйственных угодий, из них пашни 2,01 млн.га. Протяженность зоны с юга на север до 600км.

По данным исследований Центра агрохимической службы «Новосибирский» на данный период площади пахотных почв с очень низким и низким содержанием гумуса занимают в области 909,1 тыс.га, или 28%. За сравнительно небольшой промежуток времени с 1980-2005 года (25 лет) площади пахотных низкогумусированных земель в области увеличились на 6%. В разрезе административных районов наименее плодородные пахотные почвы Новосибирского района зоны лесостепи Приобья, Маслянинского района зоны лесостепи Присалаирья, Баганского и Карасукского районов степной зоны, где площади низкогумусированных пахотных земель составляют, соответственно, 58.4, 65.9, 96.3 и 98.9% от обследованной территории. Известно, что низкогумусированные земли, особенно облегчённого гранулометрического состава, подвержены засухе, эрозии, дефляции и другим негативным процессам.

По данным Центра в области неуклонно возрастает площадь кислых пахотных почв, занимающих в настоящее время 35,2% от обследованной территории. За период с 1964-2005 годы (41 год) на 23,5% увеличилась доля почв с пониженной кислотностью (рН<5,0), связанная, в основном, с систематическим не компенсирующим выносом из почвы с урожаем кальция. Особенно подвержены процессам подкисления слабобуферные и низкоосновные почвы подтаёжно-лесной зоны и зоны лесостепи Присалаирья. Так, в Венгеровском районе удельный вес кислых почв составляет 65,8% от обследованной пашни, в Кыштовском – 97,9%, в Северном – 93,5%, в Маслянинском – 83,7%. Причём в Маслянинском районе площадь сильно- и средне кислых  почв, подлежащих химической мелиорации составляет 24,1%.

Увеличение в области площадей пахотных почв с кислой реакцией среды следует рассматривать как негативное явление изменения уровня плодородия зональных почв. Данный процесс в известной степени связан с недостаточными объёмами известкования в предыдущие годы и отсутствием их в настоящее время. Так, в области в 1981 году было произвестковано всего 1,7 тыс.га, в 1990 году – 40 тыс.га, в 1995 году – 5 тыс.га. Одним из основных показателей направленности процессов в вопросах сохранения плодородия почв является баланс элементов минерального питания в почве.

Устойчивый отрицательный баланс NPK в земледелии области отмечен на протяжении последних 18 лет, в 2009 году он достиг 108,7 кг на га, причём дефицит азота в этой сумме составил 38,9%.

Дефицит элементов минерального питания напрямую связан с уровнем химизации земледелия. С 1991 года резко стали сокращаться объёмы применения минеральных и органических удобрений. Если в 1986-1990 годах на га пашни приходилось 31,6 кг д.в. в сумме NPK, то в последние годы количество внесённых минеральных туков находится на уровне 1,8-5,8 кг/га.

В области крайне низки объёмы внесения органических удобрений, составляющие 0,3-0,4 кг/га. Поступающих в почву с минеральными и органическими удобрениями элементов минерального питания явно недостаточно для компенсирующих величин выноса NPK урожаем и сорной растительностью.

Поступление элементов минерального питания на сегодняшний момент идёт за счёт семян, текущей нитрификации, трансформации доступных для питания форм самой почвы и частичного внесения соломы.

Особую тревогу вызывает постоянный дефицит подвижной формы минерального азота – азота нитратов, непосредственно участвующей в питании растений и формирующий урожай и качество зерновых культур. По данным осенней и весенней почвенной диагностики, проводимой Агрохимцентром на протяжении последних 10 лет, во всех зонах области по зерновым и пропашным предшественникам, однолетним и многолетним злаковым травам (особенно в 1 год распашки) стабильно отмечен дефицит нитратного азота. Ресурсы почвенного азота рассчитаны на получение 6-14 ц/га в зависимости от зон области. Недобор товарного зерна в области, особенно в благоприятных по увлажнению последних лет, связан как раз с недостаточным уровнем внесения азотных удобрений.

Экстенсивное использование плодородия почв вызывает снижение валовых сборов основных сельскохозяйственных культур, в том числе и зерновых и усиливает зависимость сельского хозяйства от погодных условий.

Анализ современного состояния и динамики изменения качественных показателей даёт основание говорить о том, что тенденция снижения плодородия почв в агропромышленном комплексе сохраняется.

В Центре отсканированы и хранятся на электронных носителях схемы внутрихозяйственного землеустройства всех хозяйств зоны обслуживания. Проведена разбивка рабочих участков на элементарные. Из года в год номер элементарного участка остаётся неизменным, что позволяет сопоставлять информацию между турами агрохимобследования. Каждый элементарный участок имеет полную информацию (код ОКАТО области, код ОКАТО района, номер бригады, севооборота, номер поля, площадь, определённая с космоснимка, включая и данные агрохимического обследования).

 

Для работы в центре внедрена трёхмодульная система программного обеспечения: ArcView 9.3, DataEast AgroKarta, GeoDraw 1.14 и ГеоГраф ГИС 2.0.

Модуль программного пакета ArcView 9.3 используется для ведения картографических баз данных, хранения и анализа результатов оцифровки наземных обследований и оформленных в виде реляционных баз данных.

Модуль «DataEast AgroKarta» необходим для импортирования информации по агрохимическому обследованию пашни в ArcView 9.3 из программы Ехсеl и обработки агрохимических и иных специальных расчётов, включая комплекс отчётов для МСХ РФ и землепользователей.

Модуль GeoDraw 1.14 и ГеоГраф ГИС 2.0 служит для топологической и географически корректной векторизации (оцифровки).

Проводится ежегодная обработка материалов агрохимического обследования почв, выдача на печать цветных картограмм по 15 элементам (макро, микро, т/м), выдача районных картограмм. Программа позволяет обрабатывать информацию не только сплошного агрохимического обследования, но и выборочно поз заказ, любое сельскохозяйственное предприятие, в т.ч. фермерское.

Ведётся банк данных результатов агрохимического обследования пахотных земель с 1965 года.

Основным источником для оформления картограмм являются материалы внутрихозяйственной оценки земель и схемы землеустройства.

Векторное изображение схем внутрихозяйственного землеустройства позволяет осуществлять их наложение на космические снимки местности.

Имея в наличии космические снимки и программные модули ArcView 9.3 для наложения векторного изображения схем внутрихозяйственного землеустройства (оцифрованного материала) на эти космоснимки, а также внутрихозы появляется возможность в одном View использовать для работы одновременно космоснимки района, схему внутрихозяйственного землеустройства и первоначальную оцифровку хозяйства в системе координат.

Рис.1. Совмещение космического снимка, схемы внутрихозяйственного землеустройства, почвенной карты хозяйства и векторных данных.

Без схем внутрихозяйственного землеустройства работа по оцифровке на космоснимках не может быть точной, поэтому в центре используются схемы внутрихозов на 1990 год, когда распаханность земель была самая наибольшая.

Надо отметить, что качество оцифровки во многом зависит от представленных космических снимков и их разрешения. Агрохимцентр сотрудничает с ООО «Инженерно-технологическим центром «Сканекс», который представил космические снимки разрешения 10 метров и 2,5 метра.

Рис.2 – снимки – 30м, 10м, 2,5м.

Кроме того, космические снимки ООО ИТЦ «Сканекс» отличаются высоким качеством, что очень важно в работе агрохимической службы.

Только тесное сотрудничество и взаимодействие с научными учреждениями позволит центрам и станциям агрохимической службы добиться высоких результатов.

Благодаря совместной работе с Почвенным институтом им.Докучаева были достигнуты положительные результаты по наложению оцифрованного материала на космические  снимки. С помощью специалистов этого института освоили программные продукты GeoDraw 1.14 и ГеоГраф ГИС 2.0.

Расширяется сотрудничество с разработчиками геоинформационных систем компанией «DataEast».

При активном участии ФГУ ЦАС «Новосибирский» разработан программный пакет «DataEast AgroKarta» для самой современной версии ГИС- ArcGis 9.3.

С помощью специального модуля CarryMap в ArcGis 9.3 создаём электронные карты, что позволяет любому пользователю выдать информацию в электронном виде.

Агрохимическое обследование пахотных земель проводится специалистами с помощью автоматического пробоотборника и GPS-навигаторов с установлением географических координат. Маршрутные ходы для GPS-приборов создаются заранее, и затем контролируется прохождение агрохимика или автомобиля по заранее определённому маршрутному ходу. Прекрасно себя зарекомендовал  пробоотборник Nietfeld N2005 (Германия). При мелкоконтурности полей производительность его достигает 1000га в день. Кроме того, он используется в течение всего полевого сезона. При появлении всходов культурных растений с помощью пробоотборника проводится агрохимическое обследование на паровых полях, сенокосах и пастбищах. Исключается человеческий фактор и значительно повышается качество отбора проб. Сейчас в Агрохимцентре работают над усовершенствованием ручного почвенного бура, который бы облегчил труд специалиста, повысил качество работ и чистоту отбора. Автоматический пробоотборник был получен на прицепе, но по причине его слабой конструкции, с прицепа был снят и установлен с небольшой доработкой в кузове УАЗа. Считаем это наиболее оптимальным решением при использовании бура. (Фото бура).

Начиная с мая месяца и по октябрь, сотрудники Центра работают в поле без возвращения домой. Труд очень тяжелый, приходится агрохимикам проходить тысячи километров с полной «выкладкой»: это бур, GPS-прибор, рюкзак для образцов. Кроме того, много комаров, клеща, слепней, мошек. На сегодня в сельскохозяйственных предприятиях практически повсеместно отсутствуют общежития, гостиницы, в редких случаях работают столовые. Было принято решение приобрести военную палатку на 10 мест, двухъярусные кровати , с полным комплектом белья, и отоплением. Имеется обычная полевая кухня, а также газовая плита. В текущем году планируется приобрести и полевую баню. Палатка устанавливается в лесу, преимущественно у водоемов и рек, откуда ведётся агрохимическое обследование ближайших хозяйств.

Данные с GPS-устройств отлично совмещаются в ArcView 9.3 с нашими оцифрованными материалами, схемами внутрихозяйственного землеустройства и космическими снимками.

Рис.3. Исходные и конечные маршрутные точки: (1 поле крупным планом).

Все те программные продукты, которые используются в работе учреждения позволяют сегодня выполнять качественно задачи, поставленные МСХ РФ.

Одна из злободневных проблем, решение которой ставится Правительством РФ, а также была озвучена губернатором НСО Юрченко В.В. на последнем заседании Совета АПК, является инвентаризация сельскохозяйственных угодий, а также ввод в культурный оборот неиспользуемой пашни. Сегодня в Новосибирской области более 600 тыс.га пашни не используется, и в каком она состоянии и возможен ли её возврат в культурный оборот, нет точной информации. Агрохимической службе России поставлена задача исследовать все пахотные угодья и сделать заключение о её качественном состоянии. Важно определить, какую часть неиспользуемой пашни можно без особых затрат вернуть в исходное состояние, на какую часть необходимы серьёзные вложения и какую часть необходимо вывести из оборота и перевести в другие категории.

Работа очень объёмная и серьёзная и без помощи не только федеральных, но и субъектных органов исполнительной власти, выполнить её невозможно.

Даже имея очень качественные космические снимки без проведения наземных исследований и привязки в системе координат, получить качественную информацию сложно. Чтобы работа в этом отношении была завершённой необходимо привлечь службу «РОСРЕЕСТРА», которая могла бы взять на себя функцию определения владельцев земельных угодий.

Совместными условиями бы 2-х Министерств можно было бы составить полную картину по использованию земель сельскохозяйственного назначения на основе ГИСтехнологий.

ФГУ ЦАС «Новосибирский» уже сегодня готов выполнять эту работу. По отдельным заявкам сельскохозяйственных предприятий рассчитываются современные площади сельскохозяйственных угодий по космическим снимкам и путём выезда на место с GPS-приборами, формируется банк данных агрохимических и почвенных исследований. Совершенствуется система отбора почвенных проб, выросла ответственность и качество выполняемых работ. (Фото обследования).

С учётом агроландшафтного районирования разработаны программы по расчёту доз минеральных удобрений, исходя из содержания питательных веществ в почве.

Одними из лимитирующих факторов урожайности сельскохозяйственных культур является содержание нитратного азота и запасов влаги в почве. Учитывая исследования, и опыт прошлых лет нитратный азот определяется с глубины 1м. Ежегодно перед началом весенне-полевых работ хозяйствам выдаются рекомендации по расчёту урожайности, исходя из запасов нитратного азота и влаги.

Это позволяет сельскохозяйственным предприятиям вносить минеральные удобрения рационально и с наибольшей экономической эффективностью. Пришло понимание большинства руководителей и специалистов сельскохозяйственных предприятий, что с землёй «вслепую» работать нельзя.

Но надо признать, что исходя из финансового положения части хозяйств и довольно высокой цены на минеральные удобрения, доля внесения туков остаётся низкой.

Поэтому альтернативой интенсивного земледелия должна являться Биологизация земледелия, в основе которой должно быть сохранение плодородия почв. Это конечно и введение в севооборот многолетних бобовых трав, и оставления и внесение в почву соломы, широкое внедрение сидеральных паров и конечно применение биопрепаратов.

 

ФГУ ЦАС «Новосибирский» совместно с ООО «Научно-исследовательский центр» п.Кольцово ведёт испытание 4 года биологических препаратов Фитоп-8.67 на основе штамма Bacillus subtilus.

За годы испытаний препараты этой серии показали высокую эффективность на зерновых, овощных, картофеле, ландшафтных культурах. При очень низкой себестоимости он конкурирует с химическими протравителями, оказывает фунгицидное действие на различные листовые болезни, снимает стресс при химических обработках, оздоравливает почву.

Сегодня в Агрохимцентре сложился очень дружный работоспособный коллектив. Кроме основной работы по мониторингу плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения 10 лет назад создан орган по сертификации сельскохозяйственной продукции. В перечень сертификации продукции входят зерно, овощи, картофель, грибы, крупы, жмыхи, агрохимикаты, почва и т.д. Уже много лет плотно работаем с производителями минеральных удобрений г.Кемерово, Новокузнецка, Барнаула по сертификации их продукции.

Ведём исследование всех видов кормов, составляем рационы для животных, проверяем почву в китайских теплицах на содержание токсичных элементов.

 

В трёх тестовых хозяйствах регулярно ведём наблюдения по фазам развития сельскохозяйственных культур. Эта информация сдаётся в ИКИ, где будет рассчитываться вегетационный индекс NDVI, что в будущем позволит по космическим снимкам распознавать культуры и определять урожайность.

Выводы: Те задачи, которые поставлены перед агрохимической службой, и их выполнение требует очень серьёзных вложений в материально-техническую базу центров и станций, оснащение их современными производительными линиями и приборами, а также внедрение достижений науки и техники.

Поэтому надеемся, что будет оказана серьёзная поддержка не только со стороны федерального бюджета, но и бюджета субъектов Федерации.