Достижения научных организаций в области земледелия в 2023 году

Полный текст

За последние 30 лет кризис сельского хозяйства привел к значительному снижению производственного потенциала продовольственного сектора агропромышленного комплекса страны, ухудшению фитосанитарного состояния и экологическим стрессам на десятках миллионов гектаров сельскохозяйственных посевов и насаждений. В Российской Федерации по разным данным от 26 % до 58 % сельскохозяйственных угодий подвержены эрозионным процессам [1, 2, 3], 20 % почв переувлажнено и заболочено, 8 % засолено, 44 % имеют повышенную кислотность, 99,5 млн га характеризуются низким содержанием гумуса [1, 4]. Земли сельскохозяйственного назначения в результате водной эрозии нарушены на площади 42 млн га, ветровой – 26 млн га. Площадь деградированных земель ежегодно увеличивается на 400…500 тыс. га [1]. На сегодняшний день из активного сельскохозяйственного оборота выведено 40 млн га [5].

В этой связи стратегическая цель дальнейшего развития сельскохозяйственной науки – проведение фундаментальных и приоритетных прикладных исследований для разработки конкурентоспособной научно-технической продукции, усиления процесса освоения научных разработок в производстве, обеспечивающих эффективное функционирование агропромышленного комплекса в стране [6]. В рамках Программы фундаментальных научных исследований в Российской Федерации на долгосрочный период (2021–2030 гг.) определены основные научные направления и ожидаемые результаты в области земледелия. Среди приоритетов инновационного развития этой отрасли в стране можно выделить следующие основные направления: разработка новых и совершенствование существующих адаптивно-ландшафтных систем земледелия и наукоемких агротехнологий, технологическая модернизация земледелия, интеграция земледелия и животноводства на эколого-ландшафтной основе, создание региональных моделей агропромышленного производства, конструирование сельскохозяйственных ландшафтов, мелиорация [1, 7].

Важное положение развития современного сельского хозяйства в России – освоение систем земледелия нового поколения применительно к почвенно-климатическим условиям регионов. В 2000–2010 гг. учеными учреждений Россельхозакадемии и аграрных вузов были предложены адаптивно-ландшафтные системы земледелия (АЛСЗ) для разных экологических групп земель. Их разработка осуществлялась на основе ГИС-технологий агроэкологической оценки земель и проектирования, что определяет такие системы как продукты цифрового земледелия [1]. Векторами дальнейшего развития АЛСЗ выступают диверсификация севооборотов (увеличение доли сои и других бобовых, сокращение доли чистого пара), минимизация обработки почвы, ландшафтно-обусловленное применение удобрений как средств управления продуктивностью агроценозов, регулирование фитосанитарных условий химическими и биологическими средствами по экономическим порогам вредоносности [7, 8, 9].

Одна из важных задач развития современного земледелия – агротехнологическая модернизация, как переход от интенсификации сельского хозяйства к наукоемким экологически и экономически обоснованным агротехнологиям возделывания интенсивных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур на базе цифровых систем с применением новых биопрепаратов, полифункциональных агрохимических средств биологического и химического происхождения.

В 2023 г. научные исследования в области земледелия проводили в соответствии с направлением науки 4.1. Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство (разделы 4.1.1.1. и 4.1.1.2.) Программы фундаментальных научных исследований в Российской Федерации на долгосрочный период (2021–2030 гг.). Работу выполняли ученые более чем 30 научных учреждений, подведомственных Министерству науки и образования Российской Федерации и находящихся под научно-методическим руководством Отделения сельскохозяйственных наук РАН, с участием 1604 научных сотрудников, в числе которых 248 докторов и 725 кандидатов наук, 10 членов-корреспондентов, 26 академиков и 8 профессоров РАН.

По разделу фундаментальных и поисковых научных исследований 4.1.1.1. Оптимизация сельскохозяйственного природопользования, агроэкологическая оценка земель, создание адаптивных систем земледелия и агротехнологий нового поколения на основе цифровизации и регулирования потоков биогенных элементов в агроэкосистемах исследования выполняли ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева», ФГБНУ «ВНИИ агрохимии», ФГБНУ «Курский ФАНЦ», ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ», ФГБНУ АФИ, ФГБНУ «Чеченский НИИСХ», ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ», ФГБНУ ФРАНЦ, ФГБНУ ФИЦ «Немчиновка», СКНИИГПСХ ВНЦ РАН, ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А. К. Чайки», Псковский НИИСХ – ОП ФГБНУ «ФНЦ лубяных культур», НИИАП Хакасии – филиал ФГБНУ «ФИЦ Красноярский НЦ СО РАН», ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова». Работы были ориентированы на совершенствование методологии оценки земель для проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия, использование отдельных приемов для создания новых агротехнологий выращивания сельскохозяйственных культур.

Фундаментальные и прикладные исследования, проведенные в 2023 г. с использованием научного потенциала предыдущих лет, позволили получить следующую научную продукцию:

методология землеустройства на ландшафтно-экологической основе, включая территориальное и внутрихозяйственное землеустройство сельскохозяйственных ландшафтов (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

научные основы применения природоподобных технологий для повышения почвенного плодородия; критерии отнесения к природоподобным технологиям (ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»);

методика комплексной оценки воздействия агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур на плодородие и устойчивость черноземных почв (ФГБНУ «Курский ФАНЦ»);

методология производства высококачественной, обогащенной физиологически активными соединениями растительной продукции на основе фундаментальных знаний о влиянии биологически активных углеродных и кремнезольных нанокомпозиций на продукционный процесс и химический состав вегетирующих растений (ФГБНУ АФИ);

методы анализа и интерпретации гиперспектральных данных дистанционного зондирования Земли в области современного земледелия (ФГБНУ АФИ);

методика оценки динамики эрозионных размывов на основе показателя фрактальной размерности с использованием данных дистанционного зондирования Земли и геоинформационных технологий для эффективного мониторинга процессов водной эрозии (ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ»);

научные основы конструирования самовозобновляющихся агрофитоценозов для управления формированием высокопродуктивных энергонасыщенных травостоев в целях получения высококачественной экологически безопасной продукции с использованием агрегатов горной модификации (СКНИИГПСХ ВНЦ РАН);

методология создания информационно-технологической платформы для построения автоматизированных систем планирования и управления прецизионным производством растениеводческой продукции на основе современных цифровых технологий (ФГБНУ АФИ);

методология и средства управления агроклиматическими и агроэкологическими рисками, плодородием почв, мелиоративным, фитосанитарным состоянием и продуктивностью агроэкосистем мелиорированных земель в условиях наблюдаемых и прогнозируемых климатических изменений с применением дистанционного зондирования, математического моделирования и цифровизации информационного обеспечения (ФГБНУ АФИ);

система оценки агроэкологических особенностей почв зонального ряда агроландшафтов предгорий Кузнецкого Алатау в условиях потепления климата (НИИАП Хакасии – филиал ФГБНУ «ФИЦ Красноярский НЦ СО РАН»);

информационно-аналитические системы (ИАС «Агроэкосистема») для сбора, хранения и обмена разнородных данных о землепользовании селекционно-семеноводческих центров Минобрнауки России, включая картографические, дистанционные и наземные источники (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

методика интеграции системы прогноза роста и развития растений с оптимизированной сетевой архитектурой гибридной беспроводной сенсорной сети для решения задач растениеводства с использованием вэб-интерфейса (ФГБНУ АФИ);

методы оценки устойчивости систем земледелия на основе использования новой версии модели AGROTOOL (ФГБНУ АФИ);

усовершенствованная эколого-адаптивная технология возделывания сортов и гибридов подсолнечника для различных типов агроландшафтов Ростовской области (ФГБНУ ФРАНЦ);

новый способ определения плотности почвы для возделывания яровых зерновых культур в условиях Верхневолжья (ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»);

адаптивная ресурсосберегающая экологически безопасная технология возделывания клеверов различных типов спелости в одновидовых и смешанных посевах для производства сбалансированного корма высокого качества и повышения плодородия почвы (ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»);

методическое пособие «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Владимирской области» (ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»);

инструментарий структурно-функционального анализа агроландшафтов и регулирования функций почв для территориального планирования (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

приемы агрогеоморфологической и агролитологической группировки земель на основе воздушной лазерной съемки топографической поверхности и подповерхностной диагностики почвообразующих пород (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

ресурсосберегающая гребне-грядовая система обработки почвы с применением комбинированных рыхлителей – грядообразователей, двухслойного посева зерновых культур, ленточно-разбросного посева, уплотнения гребней при посеве и бороновании (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

усовершенствованные приемы оптимизации водно-воздушного и питательного режимов осушаемых почв Центрального Нечерноземья при возделывании кормовых травостоев долголетнего использования (5…8 лет) (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

система оценки последействия биокомпостов, полученных в результате биоконверсии осадков городских сточных вод, подстилочного навоза КРС, подстилочного птичьего помета, на агрохимические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайность ярового тритикале (ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»);

ресурсосберегающая система основной обработки почвы с использованием возобновляемых биоресурсов, органических удобрений и биопрепаратов для устойчивого производства растениеводческой продукции, сохранения и воспроизводства плодородия почвы на черноземе типичном в Чеченской Республике (ФГБНУ «Чеченский НИИСХ»);

технологии тонкослойной нанопоники в созданных институтом автоматизированных фитотехкомплексах/оранжереях двух типов с полезной площадью по 1 м² на антарктической станции «Восток» в рамках творческой совместной работы с ФГБУ ААНИИ и ФГБУН ГНЦ РФ ИМБП (ФГБНУ АФИ);

технологическая схема применения удобрений под зерновые культуры в зависимости от погодных условий и уровня защиты растений при различных системах обработки почвы для условий лесостепи и степи юга Западной Сибири (ФГБНУ ФАНЦА);

технология возделывания двух урожаев картофеля за один вегетационный период в 3-й световой зоне для обеспечения населения страны качественной продукцией и повышения эффективности картофелеводства (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

способ обогащения растений цинком при некорневой обработке растворами полигидроксилированных водорастворимых производных фуллерена С60 или С70 и сульфата цинка (ФГБНУ АФИ);

способ обогащения растений соединениями железа при некорневой обработке растворами наночастиц оксидов железа – маггемита и магнетита, полученных с использованием золь-гель технологии (ФГБНУ АФИ);

способ производства растительной продукции высокого качества, обогащенной микронутриентами, при обработке семян кремнезольными нанокомпозициями, допированными наночастицами оксида железа Fe₃O₄ (ФГБНУ АФИ);

реестр агроэкологических видов земель Центрального Нечерноземья, дополненный агроэкологической группировкой Калининского района Тверской области (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

реестр противоэрозионных мероприятий снижения рисков деградации земель от водной эрозии почв в условиях изменения климата и социально-экономических преобразований в АПК (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

закономерности суммарных эрозионных потерь почв на ключевых участках в Тульской и Тамбовской областях на основе реконструкции темпов эрозионно-аккумулятивных процессов за последние 250 лет (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

зависимости изменений микроагрегатов типичных черноземов (размеры, форма и ориентация) при реализации технологии прямого посева, снижающие экологические риски в зонах неустойчивого увлажнения, особенно в периоды длительного дефицита атмосферных осадков (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

нормы и способы посева сои сорта Бриз, обеспечивающие наибольшую урожайность высококачественных семян в условиях Приморского края (ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А. К. Чайки»);

ресурсосберегающая технология возделывания полбы в условиях Северо-Запада Российской Федерации (ФГБНУ «ФНЦ лубяных культур»);

ресурсосберегающая сортовая технология возделывания клевера лугового Псковский улучшенный для производства семян и высококачественных кормов (Псковский НИИСХ – ОП ФГБНУ «ФНЦ лубяных культур»);

технология семеноводства льна-долгунца на основе использования малозатратных технологических методов ускоренного воспроизводства обновленных семян (Псковский НИИСХ – ОП ФГБНУ «ФНЦ лубяных культур»);

ресурсосберегающая технология возделывания озимых зерновых культур (озимой ржи и озимой пшеницы) на основе комплексного применения новых комплексных удобрений со сбалансированным составом макро- и микроэлементов, биологических и гуминовых препаратов (Псковский НИИСХ – ОП ФГБНУ «ФНЦ лубяных культур»);

новая технология выращивания и размножения ясколки полевой (Cerastium arvense L.) мини-брикетами на суглинистых почвах в засушливых условиях юга Средней Сибири (НИИАП Хакасии – филиал ФГБНУ «ФИЦ Красноярский НЦ СО РАН»);

научно-практические рекомендации по применению природоподобных технологий для сохранения и повышения почвенного плодородия (ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»);

научно-практические рекомендации по вовлечению в производственный оборот выбывших земель сельскохозяйственного назначения (ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»);

схемы пастбищеоборотов с учетом геоботанической оценки естественных пастбищных угодий и ДДЗ для крестьянско-фермерских хозяйств (ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»);

информационно-измерительная система сбора данных на основе гибридной беспроводной сенсорной сети для мониторинга динамики свойств почвы, состояния посевов и метеоусловий в режиме реального времени (ФГБНУ АФИ);

программное обеспечение для анализа вегетационной активности растительного покрова сельскохозяйственных угодий по данным дистанционного зондирования (ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»);

математические модели и алгоритмы принятия решений на различных уровнях управления систем точного земледелия (ФГБНУ АФИ);

система создания САПР АТ для земельных участков, используемых сельскохозяйственным предприятием при производстве растениеводческой продукции в условиях АЛСЗ с элементами точного земледелия (ФГБНУ АФИ).

По разделу фундаментальных и поисковых научных исследований 4.1.1.2. Биологические и химические средства интенсификации земледелия, симбиотическая инженерия и геномное редактирование создания растительно-микробных систем, биоиндикация и биотестирование агроэкосистем, рекультивация загрязненных объектов сельскохозяйственного назначения исследования выполняли ФГБНУ «ВНИИ агрохимии», ФГБНУ ВНИИСХМ, ВНИИОУ – филиал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ», СахНИИСХ – филиал ВИР, ТатНИИАХП – ФГБУН «ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук», ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова», СКНИИПГСХ ВНЦ РАН, ФГБНУ «Воронежский ФАНЦ им. В. В. Докучаева» и др. Научно-исследовательские работы направлены на обоснование использования органических и минеральных удобрений, биопрепаратов и биоресурсов в агротехнологиях выращивания сельскохозяйственных культур, разработку механизмов организации устойчивых агроэкосистем с участием полезных почвенных микроорганизмов, экологическую оценку состояния объектов сельскохозяйственного назначения. В результате выполненных в 2023 г. исследований создана следующая научная продукция:

методика прогнозирования изменения содержания подвижных форм фосфора и калия в зависимости от гранулометрического состава дерново-подзолистых почв, исходного содержания в них подвижных Р₂О₅ и К₂О, гумуса и степени кислотности (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

эффективные штаммы ризобактерий и грибов АМ, обладающие комплексом хозяйственно полезных свойств; оптимизация культивирования микроорганизмов, в том числе в ферментёрах, для получения биопрепаратов на их основе (ФГБНУ ВНИИСХМ);

генетические паспорта коммерческих штаммов клубеньковых бактерий для последующего создания на их основе комбинированных биопрепаратов (ФГБНУ ВНИИСХМ);

коллекция геномно-секвенированных микросимбионтов бобовых растений Vicia, Oxytropis, Caragana и Trifolium (ФГБНУ ВНИИСХМ);

научно-методическое обоснование системы агро- и биомелиоративных приемов для восстановления плодородия и повышения продуктивности почв деградированных мелиорированных земель с использованием биокомпостов и биопрепаратов в условиях южной части Нечерноземной зоны Российской Федерации (ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»);

технология производства органических удобрений на основе осадков сточных вод посредством традиционного компостирования и твердофазной интенсивной аэробной переработки (ВНИИОУ – филиал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»);

приемы использования индикаторных групп микроорганизмов и физико-химических параметров при определении качественных и количественных изменений плодородия лугово-дерновой почвы (СахНИИСХ – филиал ВИР);

научно обоснованные параметры функционирования азотфиксирующей системы в посевах гороха, учитывающие сортовые особенности, уровень плодородия почвы, погодные условия вегетационного периода, применение микробных препаратов ризобий и внесение азотных удобрений, для совершенствования технологических приемов с целью увеличения вклада биологического азота в агроценозы (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

способ борьбы с фузариозом зерновых культур и средство на основе цеолита для его осуществления (ТатНИИАХП – ФГБУН «ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»);

экологически безопасные и эффективные препараты, повышающие стрессоустойчивость яровой пшеницы (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

приемы комплексного использования в агроценозах биологического и минерального азота, обеспечивающие увеличение продуктивности сельскохозяйственных культур на 10…15 % (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

пространственные модели урожайности яровой пшеницы, ярового ячменя и овса (со значением пикселя на растровой карте 600 м) для технологий различной интенсивности в Курганской, Тюменской, Челябинской и Свердловской областях (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

государственные (2 ГСО), межгосударственные (2 МСО) и отраслевые (13 ОСО) стандартные образцы разных объектов (почва, растениеводческая продукция, минеральные удобрения) для агроэкологического мониторинга, идентификации и подтверждения соответствия продукции требованиям нормативных документов (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

закономерности вариационно-статистических моделей зависимостей содержания ряда металлов в разных типах почв (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

новый ассортимент химических мелиорантов для кислых и засоленных почв на основе кальций-, калий- и магнийсодержащих отходов промышленности (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

эффективные, экологически безопасные и экономически выгодные дозы, сроки и способы внесения новых форм мелиорантов и кальций-, калий- и магнийсодержащих удобрений для зерновых, овощных и зернобобовых культур, позволяющих повысить продуктивность сельскохозяйственных культур на 17…35 % (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

методические указания по расчету доз внешнего облучения для сельскохозяйственного рабочего при проживании и трудовой деятельности на территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению от Чернобыльской аварии (ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»);

система применения биопрепаратов и микроудобрений нового поколения для воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и пашни (СКНИИПГСХ ВНЦ РАН);

алгоритм оценки перспективных штаммов эпифитных бактерий, обладающих фунгицидной активностью, при изучении микробиома Aegilops tauschii Coss. (ФГБНУ ВНИИСХМ);

первичная оценка экспрессии ряда генов углеводного метаболизма семейства SWEET (ФГБНУ ВНИИСХМ);

идентификация генов деградации углеводородов у автохтонных штаммов на основании геномного анализа для выявления наиболее перспективных штаммом для биоремедиации нарушенных почв (ТатНИИАХП – ФГБУН «ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук»);

способ внесения биопрепарата и биокомпоста для восстановления плодородия и повышения продуктивности почв деградированных мелиорированных земель (ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»);

элементный состав компонентов агроценоза при длительном применении минеральных удобрений на дерново-подзолистой почве для разработки приемов использования минеральных удобрений; динамика микроэлементного состава дерново-подзолистой почвы при разных условиях увлажнения для уточнения градаций обеспеченности почв агроценозов Нечерноземной зоны (ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В. В. Докучаева»);

приемы совместного применения минеральных удобрений и агропрепаратов в технологии возделывания различных сортов озимой пшеницы (ФГБНУ «Воронежский ФАНЦ им. В. В. Докучаева»).

Об авторах

А. А. Алферов

Автор, ответственный за переписку.
Email: alferov72@yandex.ru

доктор биологических наук

Список литературы

Дополнительные файлы