Введение
Актуальность проблемы. Производство зерна в нашей стране является основой продовольственного комплекса. Это связано с тем, что зерно и продукты его переработки занимают ведущее место в питании населения. С развитием зернового хозяйства тесно связаны и другие отрасли аграрного производства, а также отдельные отрасли пищевой индустрии.
Поволжье традиционно является производителем высококачественного зерна. Однако зерновое хозяйство на данном этапе развития требует повышения эффективности по многим показателям. Ежегодные валовые сборы зерна в Поволжье за последнее десятилетие уменьшились на 5 - 6 млн. т. Увеличение и стабилизация производства зерна в Поволжье в значительной степени могут быть достигнуты расширением биологического разнообразия выращиваемых видов и оптимизацией структуры посевных площадей зерновых культур. Весомый вклад в производство диетического зерна в Нижнем Поволжье, в районах с достаточными тепловыми ресурсами и солнечной инсоляцией, обеспеченных оросительной водой, может внести рисосеяние. В середине 70-х, начале 80-х годов прошлого века только в Астраханской области было построено около 100 тыс. гектаров рисовых чеков. Занимая, в 1978 году, 44,8 тыс. гектаров или 21%, от общей площади зерновых, валовой сбор зерна риса в Астраханской области был равен 308,2 тыс. т или 41,2% от валового сбора зерновых. Эти достаточно высокие сборы зерна достигались в основном за счет техногенной интенсификации рисосеяния с широким применением гербицидов и высоких доз минеральных удобрений.
Почвенный покров Нижнего Поволжья в значительной части (около 20 - 25%) представлен засоленными почвами, что ограничивает их эффективное использование. Возделывание затопляемого риса на таких землях - одно из важнейших направлений вовлечения в интенсивный сельскохозяйственный оборот малопродуктивных земель.
На мелиорированных с помощью риса землях открывается возможность возделывания других ценных культур, в том числе новых теплолюбивых - хлопчатника, табака, сои, арахиса. Поэтому выращивание риса в Нижнем Поволжье, в совершенно новом для рисосеяния регионе может стать важным, стабилизирующим аграрное производство фактором. Однако за период социально-экономических преобразований урожайность риса в Нижнем Поволжье снизилась до 2,0 - 2,6 т/га. Такие урожаи не соответствуют высокому потенциалу по продуктивности орошаемого риса, а технологии возделывания его не сориентированы на стратегию адаптивного природопользования. На данном этапе развития аграрного комплекса необходимо ориентироваться на стратегию адаптивного природопользования.
Уникальность же в природном и ценность в рыбопромысловом отношении хрупкого к экологически не сбалансированным антропогенным воздействиям бассейна Каспийского моря актуализируют проблему поиска научно-обоснованных путей повышения урожайности риса в рамках экологически безопасных технологий возделывания. Решению этой проблемы и посвящена диссертационная работа. В современной научной литературе отсутствуют организационные и технологические решения задач подъема урожайности риса в рамках экологически безопасных технологий, с учетом почвенных, климатических, ландшафтных особенностей различных регионов Нижнего Поволжья.
Цель и задачи исследований сводились к агроклиматической оценке природных ресурсов Нижнего Поволжья с последующим районированием территории для целей рисосеяния, экспериментальное обоснование возможности возделывания риса в северной части Прикаспийской низменности (южное Заволжье Саратовского области), разработке экологически безопасных, водосберегающих технологий, обеспечивающих рентабельное возделывание риса в Нижнем Поволжье.
Наряду с этим в исследованиях решались следующие задачи.
5
•Анализ и оценка природных и хозяйственных условий Нижнего Поволжья по показателям их соответствия их требованиям рисосеяния.
•Изучение динамики биологических особенностей и формирования высокопродуктивных агроценозов риса в агроэкологических условиях Нижнего Поволжья.
•Разработка и обоснование агромелиоративных режимов на рисовых оросительных системах в комплексе с мероприятиями, обеспечивающими оптимальную продуктивность риса и экологическую стабильность агро-ландшафтов.
•Изучение и обоснование выбора предшественников риса для хозяйств с различной специализацией.
•Разработка системы удобрения с учетом особенностей регионов выращивания, агротехнических и сортовых особенностей риса.
•Изучение водопотребления риса и водного баланса рисовых оросительных систем в разных агроландшафтных условиях.
•Выявление особенностей системы обработки почвы под рис и технологии посевных работ, в зависимости от почвенно-климатических условий.
•Биоэнергетическая и экономическая оценка рекомендуемых приемов возделывания риса в Нижнем Поволжье.
Научная новизна работы заключается в выявлении основных закономерностей формирования урожая риса и обоснования соответствия их агро-экологическим условиям Нижнего Поволжья. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность рентабельного выращивания сортов риса в Саратовском Заволжье, созданных для северных районов отечественного рисосеяния и разработан комплекс агротехнических мероприятий для получения урожайности зерна 5,5 - 6,0 т/га. Установлены динамика водопотребления риса и водный баланс опытной рисовой оросительной системы в новых агроэкологических условиях рисосеяния.
Практическая значимость. Разработанная и рекомендованная технология возделывания риса в низовьях Волги соответствуют требованиям получения устойчивых урожаев зерна без применения гербицидов и других химических средств защиты растений. Учет экологических ограничений в указанных технологиях способствует рациональному природопользованию и эффективному сочетанию различных отраслей хозяйства в северном Прикас-пии. Рекомендованные режимы орошения, сроки и способы посева, система удобрений применительно к раннеспелым сортам, выведенных для северных районов отечественного рисосеяния, позволяют расширить ареал возделывания риса в Нижнем Поволжье. Выявленные и уточненные величины приходных и расходных статей водного баланса рисовых оросительных систем в новых агроэкологических условиях могут быть использованы как проектными, так и водохозяйственными организациями. Внедрение результатов исследований способствует формированию в Нижнем Поволжье экологически устойчивой системы рисосеяния. Основные положения диссертации используются в процессе преподавания агрономических и мелиоративных дисциплин в сельскохозяйственных вузах (СГАУ им. Н.И. Вавилова и на факультете экономики АПК СГСЭУ).
Реализация результатов исследований. Изложенные в диссертации материалы использовались для составления научно-обоснованных систем земледелия на орошаемых землях Астраханской области (Астрахань, 2002), систем кормопроизводства на рисовых оросительных системах (Астрахань, 2001). Рекомендации по возделыванию риса в Астраханской области (Саратов, 2001), разработанные под руководством автора диссертации, рассмотрены и одобрены на областном семинаре-совещании «Технология возделывания риса в условиях Астраханской области» для внедрения в рисосеющих хозяйствах Нижнего Поволжья. Производственная проверка результатов исследований проведена в хозяйстве Новоузенского района (1977, 1978), Алексан-дровогайского (1978) района Саратовской области, в рисосеющих хозяйствах
7
Приволжского (2000 - 2002), Камызякского (2002 - 2003) районов Астраханской области. Результаты исследований использованы институтом «При-волжгипроводхоз» для проектирования опытно-производственной рисовой оросительной системы в АО «Радищевское» Новоузенского района Саратовской области.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-производственных конференциях Саратовского СХИ им. Н.И. Вавилова (1976, 1977, 1978), Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского (1977), экспонировались на Всесоюзной ВДНХ и были отмечены знаком лауреата (1978), также демонстрировались на областных сельскохозяйственных выставках (Саратов, 1978, 1979).
Материалы диссертации доложены и одобрены на ежегодных научных конференциях СГСЭУ и СГАУ (1987 - 2003), на Международной научной конференции «Развитие научного наследия академика Н.И. Вавилова» (Саратов, 1977), межрегиональной научной конференции Приволжского Федерального округа (Саратов, 2003), Международной научно-практической конференции «Стратегия адаптивной селекции полевых культур в связи с глобальным изменением климата» (Саратов, 2004), Международной научно-практической конференции «Стратегия и тактика социально-экономического развития общества» (Астрахань, 2004).
На защиту выносятся следующие положения:
1. Обоснование соответствия агроэкологических условий Нижнего Поволжья и юга Саратовского Заволжья биологическим особенностям и возможностям возделывания в этой зоне раннеспелых сортов риса;
2. Оценка влияния природных условий высоких широт на особенности роста и развития транспирации, режима орошения и удобрения риса;
3. Обоснование отвечающих экологическим требованиям адаптированных к абиотическим факторам внешней среды особенностей агротехники возделывания и режимов орошения риса.
8
4. Использование балансовых исследований для рационализации структуры приходных статей водного баланса;
5. Агроклиматическое районирование, биоэнергетическая и экономическая оценка эффективности рисосеяния в Нижнем Поволжье.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 330 страницах, состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы, включающей в себя 236 наименований. Содержит 111 таблиц, 75 рисунков и 54 приложения.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 42 работах, включая две монографии. Представленная диссертация является составной частью плана научно-исследовательских работ Саратовского государственного социально-экономического университета и Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова по федеральным целевым комплексным научно-техническим программам.
Личный вклад автора состоит в постановке научной проблемы, в выработке научной гипотезы и ее решения, в проведении полевых опытных работ в качестве исполнителя и руководителя темы с участием студентов. Изучение солевого режима почвогрунтов в Саратовском Заволжье выполнялось совместно с научным сотрудником В.И. Матвеевым, а определение сроков посева и норм высева семян риса в Саратовском Заволжье - с научным сотрудником Д.В. Морастом.
Автор благодарен академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заслуженному деятелю науки РФ И.П. Кружилину за ценные советы и научные консультации по выполнению настоящей работы.
1. Обзорно-аналитическая информация по культуре риса в Поволжье
1.1. История и основные этапы развития рисосеяния в Поволжье.
Роль отрасли рисоводства в аграрном производстве и народнохозяйственное значение риса. Перспективы рисосеяния
в Нижнем Поволжье
Рис в мировом земледелии - важнейший хлебный злак. Он является главной пищей для почти половины человечества, а для остальной части служит важным дополнительным продуктом питания. В нашей стране рис является ценной крупяной культурой и играет заметную роль в зерновом балансе страны.
Кубань является основным районом рисосеяния страны. Интенсивные работы здесь с рисом были начаты в 1928 - 1929 гг. профессорами П.А. Витте и Б.А. Шумаковым. В 1931 г. был организован Черкесский рисовый совхоз, который в этом же году посеял более 1,3 тыс. га риса. В настоящее время основные площади посевов риса в стране находятся на Кубани. Посевные орошаемые площади риса здесь составляют около 230 тыс. га. На Кубани рисосеяние развивается на достаточно высоком уровне. Поэтому урожайность риса здесь наивысшая в стране. В 2000 г. средний урожай риса в Краснодарском крае составил 4,85 т/га, а валовой сбор риса-сырца - 514 тыс. т. Это примерно 75% зерна риса производимого в нашей стране. Передовые рисоводческие хозяйства получают высокие урожаи ценного зерна. Так, урожайность риса в рисоводческом племенном заводе «Красноармейский» им. А.И. Майстренко в 2000 г. на площади 4 717 га составила 6,48 т/га. Это показывает, что Кубанский регион рисосеяния имеет существенные резервы увеличения объемов производства риса.
Принципиальные научные разработки по проблеме рисосеяния координируются и выполняются во Всероссийском научно-исследовательском ин-
10
ституте риса, расположенном на Кубани. Результаты этих исследований впоследствии внедряются во всех рисосеющих регионах страны. Наибольших успехов институт добился в области селекции риса. В ответ на требование времени в институте в последние годы выведены сорта риса, пригодные для использования в широком диапазоне агроэкологических условий (Харитонов Е.М., 2001).
К Северокавказскому региону рисосеяния примыкает рисосеяние Ростовской области. Она находится севернее Краснодарского края, и климатические условия здесь менее благоприятны, чем на Кубани. В регионе имеется 44 тыс. га рисовых оросительных инженерных систем, из которых в настоящее время 12 — 13 тыс. га занято рисом. Основные площади посевов риса здесь размещаются, как и в других регионах, на комплексных, малопригодных для других культур землях. Валовой сбор риса в Ростовской области вследствие сокращения площадей и урожайности за последние 10 лет уменьшился в 2,7 раза. Основными факторами снижения продуктивности риса В.П. Алпатьев (2001) считает резкое уменьшение применения средств химизации, несвоевременное проведение сортосмены и сортообновления, минимизацию затрат на агротехнические мероприятия. Выполнение этих задач существенно повысит урожайность и эффективность рисосеяния в Ростовской области.
Производственное рисосеяние на Дальнем Востоке зародилось в 1918 -1925 гг. В это время были проведены первые успешные посевы риса, и уже к 1925 г. рис здесь выращивался на площади 8,2 тыс. га. Для рисосеяния в Приморском крае в наибольшей степени используются специфические природные условия региона. Традиционная зерновая культура пшеница в этих переувлажненных условиях дает урожай в 3 - 5 раз меньше, чем рис. На тяжелых почвах, часто заболоченных, подстилаемых водонепроницаемым подпахотным слоем, оросительная норма редко превышает 7 - 7,5 тыс. м на га. Таким образом, средняя оросительная норма в Приморском районе рисосея-
11
ния в 2,0 - 2,5 раза меньше, чем в других районах отечественного рисосеяния. По ресурсам тепла, продолжительности теплого периода и напряженности температур по фазам вегетации Приморский край уступает Кубанскому и Нижневолжскому районам рисосеяния. Поэтому здесь выращиваются сорта с более коротким вегетационным периодом - Ханкайский 52, Садко, Дальневосточный, Малыш. Урожайность их ниже, чем у кубанских сортов. Однако средняя урожайность зерна риса в Приморском крае за последние годы неоднократно достигала уровня 3 т/га.
Территории под рисосеяние здесь целесообразно осваивать в два этапа: на первом этапе производится защита от паводковых вод и склонового стока, предварительное осушение земель, на втором - строительство рисовых оросительных систем.
Академик Б.А. Неунылов (1980) на основе проектно-изыскательских работ на юге Дальнего Востока сделал вывод об экономической целесообразности расширения рисосеяния за счет освоения бросовых земель юга Хабаровского края и Амурской области. О больших ресурсах земли на Дальнем Востоке, пригодных для рисосеяния, писал еще в 30-х гг. известный специалист в области рисосеяния профессор Г.Г. Гущин (1938).
Однако на современном этапе на Дальнем Востоке актуально не столько увеличение посевных площадей, сколько повышение эффективности рисосеяния на существующих системах за счет оптимизации взаимодействия факторов интенсификации на базе рационального природопользования.
В дельте Волги первые посевы риса производились при Иване Грозном. В низовьях Волги местное население с начала занятия земледелием обращало внимание на культуру риса. Отвечая на запросы сельского населения, В. Дворский в 1912 г. в журнале «Сад, огород, бахчи» опубликовал статью «О разведении риса в Астраханской области», где описал основные элементы технологии выращивания затопляемого риса (1912). В обзоре важнейших полевых культур региона академик Н.И. Вавилов в монографии «Полевые
12
культуры Юго-Востока», опубликованной в 1922 г. указывает на перспективы его выращивания: «В дельте Волги, в районе, богатом водой и инсоляцией, с длинным вегетационным периодом и поливной культурой, по-видимому, не невозможно возделывание и более южных растений, как хлопчатник, кунжут и даже рис» (1960, с. 190).
Возможность выращивания в Нижнем Поволжье теплолюбивых культур, в том числе и риса, подтверждает академик Н.М. Тулайков (1926, 1934).
Началом изучения риса в Поволжье считаются опыты Д.А. Сахарова (1938) в 1926 г. в Волго-Ахтубинской пойме - на Красноярском опытном поле Астраханской области. Последующие исследования подтвердили возможность и целесообразность возделывания риса в низовьях Волги. С 1931 г. под руководством агронома Н.И. Хатунцева (1936) началось изучение агротехники риса в дельте Волги, которое было продолжено Н.И. Смирновым (1936). Сортоиспытанию риса и изучению отдельных вопросов агротехники посвящены работы З.А. Чайки (1954), А.К. Миронова (1958).
Уже в 30-х гг. почвенно-климатические ресурсы значительной части Поволжья многими исследователями рассматривались как вполне соответствующие для возделывания риса. А.С. Соловьев писал: «Тепловые ресурсы НВК (Нижне-Волжского края) к югу от Саратова вполне благоприятствуют успешности развития риса в нем, что подтверждается метеорологическими и некоторыми опытными данными» (1930, с. 19).
Анализируя возможные районы размещения риса в нашей стране, к таким же выводам приходит Р.И. Аболин (1931). Он отметил, что климатические ресурсы долины Волги от Астрахани до Вольска вполне соответствуют биологии риса.
В опытных работах последующих лет доказана возможность выращивания риса севернее существующих районов страны. Исследования Волгоградского СХИ, проведенные под руководством профессора М.Н. Багрова (1965), аргументировали возможность возделывания риса в Волгоградской области.
13
В этих исследованиях разработаны основные вопросы агротехники культуры применительно к местным условиям. Результаты этих разработок были апробированы при выращивании риса в производственных масштабах в ряде орошаемых хозяйств Волгоградской области, где были получены достаточно высокие урожаи зерна риса.
Считается, что первые разведывательные посевы риса в Саратовской области были проведены в 20-х гг. под руководством академика Н.И. Вавилова. В 1931 г. А.К. Косматов (1932) на Валуйской опытной станции вырастил рис сорта Юкто суходольный при ежедневных поливах с урожайностью по 3,3 т с гектара. В связи с этим профессор С.А. Делиникайтис писал: «Этот урожай дает определенную уверенность в возможности возделывания риса на больших пространствах Арало-Каспия» (1933, с.5). Несколько позже, в 1936 г., П.И. Мещеряков на опытных посевах риса в Пугачевском районе получил по 2,5 т зерна с каждого гектара.
В 1939 г. А.П. Джулай (1941) проводил опыт с сортом риса Кендзо в этом же районе и собрал урожай по 2,2 т с гектара. А.С. Кружилин (1944, 1954) получал на Ершовском опытно-мелиоративном участке от 0,9 до 3 т спелого зерна с гектара. Более 3 т зерна с 1 га получали при периодическом орошении риса дождеванием на Энгельсской опытно-мелиоративной станции.
В этот же период были проведены самые северные в Поволжье опытные посевы риса в Куйбышевской области. И.Е. Рябов (1933,1938,1940) на основе многолетних работ с рисом на Безенчукской опытной станции пришел к выводу, что природные условия Среднего Поволжья также позволяют выращивать эту ценную культуру. В 1936 г. в опытах с ежедневными поливами он получил урожайность риса 3,34 т с гектара. Анализируя результаты опытов Безенчукской опытной станции и другие экспериментальные работы с рисом в Куйбышевской области, профессор А.П. Джулай (1945), виднейший отечественный ученый по районированию культуры риса в нашей стране, сделал предварительный вывод о возможности производственного рисосеяния в ус-
14
ловиях орошаемого земледелия Заволжья в районах, расположенных южнее 52° северной широты.
В 50-х гг. прошлого столетия кафедра растениеводства Саратовского сельскохозяйственного института под руководством заслуженного деятеля науки РСФСР профессора А.И. Смирнова (1957) проводила в учебно-опытном хозяйстве №1 и хозяйствах Краснопартизанского и Ершовского районов изучение биологии и разработку технологии выращивания наиболее перспективных сортов риса. В учхозе №1 (1951 - 1954 гг.) Энгельсского района и в колхозе «Красный партизан» Краснопартизанского района (1951, 1954, 1961 гг.) средняя урожайность риса сорта Дубовский 129 составила соответственно по районам 5,6 и 4,7 т с гектара (Комаров Б.А., 1961, Одинцова О.М., 1962).
Учитывая, что раннеспелые сорта в опытах были не столь урожайны, а более урожайные сорта риса (Дубовский 129, Зеравшаника 427) в неблагоприятные годы не вызревали, можно сделать вывод о необходимости выведения для выращивания в северных районах рисосеяния новых высокоурожайных сортов с коротким вегетационным периодом, лучше приспособленных к местным условиям.
Возрастающая потребность страны в рисовой крупе вызвала необходимость продвижения риса в новые в более северные районы. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте риса в середине 70-х гг. были выведены новые сорта риса для северных районов отечественного рисосеяния - Кубань 9, Горизонт, Белозерный, Старт, Союзный 244 с вегетационным периодом 100 -120 дней, способные формировать урожайность 7 — 7,5 т зерна с гектара.
Наличие таких сортов и необходимость более интенсивного использования малопродуктивных земель сделали актуальной перспективу возделывания риса не только в низовьях Волги, но и в северной части Прикаспийской низменности, включая южные районы Саратовской области. Поэтому нами (1980,1997) в 1974 - 1980 гг. под руководством профессора Н.Г. Воронина были осуществлены исследования по изучению возможности выращивания и
15
разработке основных вопросов агротехники затопляемого риса в Саратовском Заволжье. В опытно-производственных условиях был разработан комплекс агромероприятий для получения 5,5 - 6 т с гектара зерна риса на малопригодных для других культур комплексных почвах. В производственных условиях совхоза им. А.Н. Радищева Новоузенского района показана возможность выращивания риса и устойчивого получения 5,5 - 6 т с гектара зерна в наиболее северном районе отечественного и мирового рисосеяния (50°28с.ш.).
В производственных масштабах рисосеяние в Поволжье получило развитие в низовьях Волги - в Астраханской области, в республике Калмыкия и в меньших объемах в 70-х гг. — в Волгоградской области.
Впервые в Калмыкии рис был посеян в 1947 - 1948 гг. на оросительной системе «Аршань-Зельмень» в нескольких хозяйствах на участках площадью 19 - 30 га. В последующие годы рис на небольших площадях выращивали в колхозе им. Чапаева Городовиковского района, в колхозе «2-я пятилетка» Каспийского района. Урожайность риса в этих хозяйствах составляла от 2,16 до 3,5 т зерна с гектара.
Первое специализированное рисоводческое хозяйство - совхоз «Восход» - было образовано в 1966 г., а в 1970 г. - совхоз «Калмыцкий». Эти совхозы расположены в Сарпинской низменности. Общая площадь посевов риса в этих хозяйствах составляла более 2,5 тыс. га. В 1963 г. в с. Большой Царын была организована Калмыцкая опытно-мелиоративная станция с инженерной рисовой оросительной системой для изучения технологии и других вопросов рисосеяния в этом районе.
И все-таки основные площади посевов риса в Поволжье располагались в Астраханской области. В 1946 - 1948 гг. рисом в Астраханской области было занято около 3,3 тыс. га. Хозяйства выращивали рис на построенных хозяйственным способом оросительных системах. Многие участки располагались в ильменях, в естественных понижениях пересохших озер. К началу 60-х гг.
16
внимание к рису было несколько ослаблено, и площади посевов под этой культурой в 1961 г. сократились до 780 га.
Строительство крупных рисовых оросительных систем в Поволжье началось после выхода постановления Совета министров РСФСР в 1964 г. «О развитии рисосеяния в колхозах и совхозах Астраханской области». В последующее десятилетие было построено около 100 тыс. га оросительных систем инженерного типа. В 1969 г. на современных инженерных рисовых системах размещалось уже 83% всех посевов риса. В целом, посевные площади и валовой сбор зерна в Астраханской области неуклонно росли до середины 80-х гг. (табл.1).
Таблица 1 Площади посева и валовые сборы риса в Астраханской области
Показатели Годы
1964 1968 1978 1982 1985 1988 1992 4996 2000 г2002
Площадь посева, тыс. га 2,1 10,6 45,8 47,9 49,5 39,6 32,5 26,6 22,3 12,0
Валовый сбор зерна, тыс. т 4,2 104,9 308,2 152,3 173,2 142,2 85,8 55,7 35,0 23,8
С середины 80-х до конца 90-х гг. площадь посевов риса в Астраханской области сократилась с 47,9 - 49,5 тыс. до 22 тыс. га, а валовой сбор зерна - с 173 тыс. т до 35 тыс. т.
Развитие рисосеяния в Поволжье можно разделить на три этапа. Первый этап включает период с 1926 до 1964 г. В этот период рис осваивали как новую для Поволжья культуру. Определились ведущие зоны производственного рисосеяния, были разработаны основные вопросы агротехники и организации производства риса. Рисосеяние на этом этапе базировалось в основном на небольших оросительных системах, построенных, главным образом, хозяйственным способом. В это время еще не было сортов риса, выведенных специально для данных условий.
Второй этап охватывает период с 1965 по 1986 г. В это время происходит быстрый рост новых рисовых оросительных систем инженерного типа.
17 |
