Український науково-дослідний інститут прогнозування та випробування техніки і технологій для с.-г. виробництва імені Леоніда Погорілого (УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого)
Адаптація агротехнологій до змін клімату Доповідачі: – КРАВЧУК Володимир Іванович, член-кореспондент НААНУ, доктор технічних наук, професор, директор УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого – НОВОХАЦЬКИЙ Микола Леонідович, кандидат с.-г. наук, доцент, заступник директора з наукової роботи УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого – КЛИМЧУК Микола Антонович, кандидат наук, директор Львівської філії УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
Сучасні проблеми сільськогосподарського виробництва збереження і підвищення родючості ґрунтів за обмеженого використання мінеральних та органічних добрив, від’ємного балансу гумусу, азоту, фосфору, калію та інших поживних речовин; пошук альтернативних джерел постачання елементів живлення та шляхів її стабілізації і наступного розширеного відтворення родючості; вирощування високих врожаїв екологічно чистої сільськогосподарської продукції (за використання біопрепаратів продукція є безпечною та дешевшою);
застосування технологій з мінімальним обробітком ґрунту викликає ряд негативних явищ (небезпека поширення хвороб, виникнення нестачі азоту тощо), суттєво збіднює склад біоти ґрунтів, зводить до мінімуму і навіть витісняє з неї окремих видів корисних мікроорганізмів, що призводить до зростання терміну розкладання післяжнивних решток; необхідність внесення коректив у технології вирощування традиційних культур у зв'язку з глобальними кліматичними змінами
Схема науково-дослідної 5-пільної сівозміни з відпрацювання диференційованого застосування систем основного обробітку ґрунту (проект «АгроОлімп»)
Запаси продуктивної вологи на початок весняно-польових робіт , мм
Запаси продуктивної вологи в орному шарі ґрунту на кінець вегетації культур, мм
Біологічна врожайність зерна культур за різних систем основного обробітку ґрунту
Чисельність личинок коваликів в агроценозах за різних систем обробітку ґрунту
Інтенсифікація колообігу органічної речовини рослинних залишків та відновлення природних екосистем за рахунок застосування комплексів ґрунтових та ендофітних мікроорганізмів (проект «Біотехнологія») Ґрунт Рослини
Грунт
Мікроорганізми
Функції ґрунту: - біологічні (дихання ґрунту, фіксування азоту, розкладання клітковини); - фізичні (будова ґрунту, тепловий, водний, повітряний баланс); - хімічні (стан гумусу, реакція ґрунту) Триєдине завдання: - Покращення характеристик ґрунту - Розширене відтворення гумусу - Екологізація технологій
Функції мікрофлори: - гумусоутворення; - підготовка до постачання елементів живлення; - джерела мікро- та макроелементів; - захист рослин від хвороб
Функції рослин: - постачання органічної речовини; - живлення мікроорганізмів; - створення умов для розвитку мікрофлори
Очікувані результати: •Зниження доз мінеральних добрив та пестицидів на 20-30% •Підвищення урожайності сільськогосподарських культур на 15-20% •Зниження екологічного навантаження на навколишнє середовище •Підвищення родючості ґрунту •Покращення фізико-хімічних та біологічних показників ґрунту •Зниження вмісту збудників хвороб, підвищення вмісту корисної мікрофлори •Отримання екологічно чистої продукції рослинництва
Основні технологічні операції біологізованих технології на основі ґрунтових та ендофітних мікроорганізмів Збирання врожаю зернових культур Обробіток стерні та ґрунту біодеструктором (агрегат-зчіпка ОЗП-15)
Дискування та заробка біопрепаратів у ґрунт (АПД-7,5)
Сівба насіння сидеральної культури (гірчиці): І, ІІІ варіанти – обробленого біопрепаратом, ІІ, IV – без обробки (сівалка трав’яна СЗТ-3,6А) Розпушування ґрунту на глибину до 40 см (ЧД-4) після дискування сидеральної культури (гірчиці у фазі бутонізації) Доповідач – Новохацький Микола Леонідович, канд. с.-г. наук, завідувач відділу наукової експертизи технологій, моніторингу агроресурсних систем Обробка вегетуючих рослин біокомплексом і прогнозування врожайності
Фітоцид-р (обприскувач ОП-2000)
Біологічна врожайність зерна
Динаміка вмісту органічної речовини за роки досліджень
Висновок: біологізована система землеробства чинить позитивний вплив на зміни родючості ґрунту, стимулюючи накопичення органічної речовини. Найкращі результати показали варіанти технології «біодеструктор + сидерат без інокуляції насіння» та «сидерат з інокуляцією насіння».
Біологічна активність ґрунту
Економічна ефективність застосування біотехнологій на прикладі вирощування гороху 3800
47,0
44,4
50
39,7
36,0
3700
40 35 30
3600
3856
3849
3741
3500 3400
45
25 20 15 10
3433
3300
Урожайність, ц/га
Виробничі витрати, грн/га
Варіант 1 – Обробка стерні та ґрунту біодеструктором стерні + сівба сидерату (гірчиці) насінням, обробленим біокомплексом Фітоцид-р Варіант 2 – Обробка стерні та ґрунту біодеструктором стерні + сівба сидерату без обробки насіння біокомплексом Варіант 3 – Сівба сидерату насінням, обробленим біокомплексом Фітоцид-р, без обробки стерні біодеструктором Контроль – Сівба сидерату насінням, не обробленим біопрепаратом, без обробки стерні біодеструктором
3900
5
3200
0 контроль
варіант 1
варіант 2
виробничі витрати, грн/га
варіант 3
урожайність, ц/га
Урожайність та виробничі витрати на вирощуванні гороху 110
108
105
100
100
95
95 90 85
133
150
Рентабельність, %
Собівартість, грн/ц
110
контроль
1 варіант
2 варіант
3 варіант
Собівартість вирощування гороху
120
119 102
100
90 60 30 0
контроль
1 варіант
2 варіант
3 варіант
Рентабельність вирощування гороху
Ресурсоощадні техніко-технологічні рішення смугового обробітку ґрунту і сівби в короткоротаційних сівозмінах Рекомендована 3-пільна короткоротаційна сівозміна Кукурудза
Кукурудза
Соя
Базовий комплекс машин та принципи реалізації технологічного процесу Машина для нарізання смуг
Технологічний процес Розрізнений
Сівалка
Обприскувач
Комбайн
Суміщений
Агрегат АСОГ-8 + сівалка “Роміна”, Італія
Агрегат АСОГ-8 ТОВ “Краснянське СП “Агромаш” Сівалка ВЕГА-6 ПАТ “Червона зірка”
Агрегат СТА-4 СТВФ “Агрореммаш”
Сівалка MZURI, Англія
Складові ефективності: частковий обробіток ґрунту і покращення екології, економія палива та матеріальних ресурсів, оптимізація режиму зволоження ґрунту, раціональне використання міндобрив, мінімізація парку машин та зносу їх робочих органів, підвищена стійкість процесу вирощування культур сівозміни до змін клімату. 14
Проект «Strip-till»: техніко-технологічні рішення смугового обробітку ґрунту і сівби для дрібних та середніх господарств Формування смуг на дослідному полі під весняну сівбу кукурудзи
Комплект обладнання для смугового обробітку ґрунту має забезпечувати роздільне нарізання смуг з міжряддям 70 та 90 см з одночасним внесенням добрив та проводити сівбу в смугах з наявним вмістом рослинних решток. Рядність (кількість секцій) машин визначається ресурсно-розмірним рівнем господарств.
Основні переваги використання технології смугового обробітку 1. Значна економія ресурсів при частковому обробітку ґрунту (близько 30 % площ): - скорочення витрат паливо-мастильних матеріалів, кількості енергозасобів та обслуговуючого персоналу; - скорочення витрат гербіцидів; - ефективне за дією та раціональне за кількістю використання мінеральних добрив. 2. Вплив пожнивних решток на агрофізичні властивості ґрунту: - вологозбереження та вологонакопичення; - забур’яненість; - температурний режим. 3. Створення оптимальних умов для розвитку рослин та перспективи отримання максимального врожаю на основі: - раціонального одно- або дворівневого розміщення мінеральних добрив у рядку; - розвитку потужної кореневої системи в т.ч. у вертикальному напрямі. 4. Покращення екологічного стану довкілля на основі: - запобігання вітровій і водній ерозіям, гальмування паводків при стіканні дощової і талої води в оброблені смуги; - зменшення викидів двоокису вуглецю.
Енергетичні культури
Енергетичні рослини
Цукро- та крохмаловмісні рослини (виробництво етанолу)
Олійні рослини (виробництво олії)
Багаторічні трави (спалювання рослинної маси)
Енергетична цінність та вартість виробництва енергії з традиційних викопних ресурсів (природний газ) та енергетичних культур Енергетична цінність (ГДж/т) (ГДж/1000м3)
Річний вихід, т/га
Еквівалент газу, тис м3/га
42 (33,6)
–
–
Енергетична верба
20
30
16,5
Міскантус
17
25
13,0
Вид палива Природний газ
Енергетична верба - основна енергетична культура для виробництва твердого палива у світі Це рослина з дуже високим приростом маси (в 14 раз більшим, ніж ліс, що росте природно). Середній щорічний приріст врожаю з одного гектара становить 15-30 т деревини. Заготівлю здійснюють кожні 3-4 роки. Використання плантації триває понад 20 років. Розмножують вербу саджанцями, які висаджують рядками за різними схемами.
Енергетична верба - основна енергетична культура для виробництва твердого палива у світі Саджанці дуже швидко укорінюються. Протягом першого року після садіння саджанці вимагають інтенсивного захисту від бур'янів; у наступні роки дуже розвинена коренева система дерев гальмує ріст бур’янів. Через три роки із саджанця розвивається близько 30 пагонів. Діаметр одного пагона становить 2-4 см.
Енергетична верба - основна енергетична культура для виробництва твердого палива у світі
За три-чотири роки, коли рослини досягають 5-6 м заввишки, молоді деревця взимку зрізують за допомогою спеціальної техніки. За дотримання технології вирощування верби продуктивність плантації може сягнути 100 т/га, з цієї маси можна виготовити 45 т екологічного палива.
Продуктивність плантацій енергетичної верби Вид верби, рік вирощування лозовидна
Показники
тритичинкова
перший другий третій перший другий третій (2014 р.) (2015 р.) (2016 р.) (2014 р.) (2015 р.) (2016 р.) Висота рослин, см
197,2
Густота стояння рослин, тис. шт./га Гілок першого порядку, шт. Середня маса гілки першого порядку, г
355,2
416,7
251,9
402,6
14285
14285
3,86
3,17
453,9
682
867
1109
586
946
1450
Урожайність фітомаси, ц/га
370,6
478,1
613,2
266,4
428,4
601,5
Вологість фітомаси, %
48,0
47,4
48,9
49,5
48,0
49,1
Урожайність абсолютно сухої речовини, ц/га
226,6
251,5
313,3
117,9
222,8
306,2
Вміст золи, %
0,79
0,97
Продуктивність плантацій енергетичної верби
Міскантус – багаторічна злакова енергетична культура Рослина має сильну кореневу систему і є невибагливою до ґрунтів та рівня мінерального живлення: плантація може бути закладена на землях, що непридатні для інших с.-г. культур. Рослини, особливо у перший рік після висаджування, є вразливими до дії низьких температур і можуть гинути у безсніжні холодні зими. Продуктивність плантації міскантусу становить 25-30 т/га сухої маси протягом двох десятиріч починаючи з третього року вирощування
Міскантус – багаторічна злакова енергетична культура Розмножується міскантус фрагментами кореневища (ризоми). Протягом першого року росту та розвитку у рослини формується до 20-23 стебел, висота їх складає до 90-100 см, коефіцієнт захоплення площі, залежно від схеми садіння, може становити до 32%. Рослини другого року вирощування можуть вже формувати суцільний стеблостій.
Міскантус гігантський: а) посадковий матеріал; б) рослини в середині першого року вегетації; в) рослини на початку другого року вегетації
Міскантус – багаторічна злакова енергетична культура Для садіння ризоми міскантусу використовували саджальні машини, розроблені працівниками УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого. Конструкція машин забезпечує відповідні агротехнічні умови садіння рослин (глибина загортання кореневищ – 10-12 см, ширина міжрядь – 0,7-1,0 м, відстань між рослинами в рядку – 0,45-0,90 м). За додаткового доопрацювання конструкції, саджальні машини можуть висаджувати не лише міскантус, а також вербу і картоплю.
Рослини міскантуса через 3,5 місяці після садіння
до 2,8 м
до 1,2 м
Динаміка розвитку плантації міскантусу
Рослини міскантуса в кінці другого року вирощування
Міскантус – багаторічна злакова енергетична культура Збирають міскантус навесні звичайний кормозбиральним комбайном. Продуктивність вже в кінці першого року вирощування, залежно від схеми посадки може становити від 75,3 до 118,2 ц/га сухої речовини
Міскантус гігантський: а) рослини міскантусу в кінці 1-го року вегетації; б) збирання врожаю; в) рослини міскантусу в кінці 3-го року вегетації
Міскантус – багаторічна злакова енергетична культура Перший рік вирощування
Другий рік вирощування
Показники
Третій рік вирощування
Схема посадки 70 х 70
70 х 90
90 х 90
70 х 70
70 х 90
90 х 90
70 х 70
70 х 90
90 х 90
Густота посадки, тис. шт. / га
20408
15873
12346
20408
15873
12346
20408
15873
12346
Густота стояння, тис. шт. / га
14286
11270
9013
15713
11110
10000
15713
11110
10000
70
71
73
77*
70*
81*
77*
70*
81*
Виживання протягом вегетації, % Висота рослин, см
77
227
336
Сформовано стебел, шт./кущ
14,6
38,8
42,9
Середня маса одного стебла, кг
0,040
0,090
0,101
Діаметр одного куща, м
0,254
0,800
0,996
Проекційне покриття площі, %
7,2
Сира маса стебел однієї рослини, кг Урожайність сирої маси, ц/га:
4,6
78,9
0,58 82,9
Вологість, % Урожайність сухої маси стебел, ц/га
5,7
65,4
24,0
50,2
98,2
3,56 52,3
559,4
63,3 30,4
55,8
395,5
208,6
147,5
*Дані за 2014 рік (рік закладання плантації)
62,5
4,33 356,0
680,8
62,7 19,2
69,5
481,4
433,3
61,8 132,8
260,1
183,9
165,5
Український науково-дослідний інститут прогнозування та випробування техніки і технологій для с.-г. виробництва імені Леоніда Погорілого
Дякуємо за увагу і запрошуємо до співпраці! УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого вул. Інженерна, 5, смт Дослідницьке, Васильківський р-н, Київська обл., 08654 Тел.: (04571) 3 36 57 E-mail: novokhatskyi@ukr.net