НАУКОВИЙ ПРОЕКТ «АГРООЛІМП ЗРОШЕННЯ». ДОСЛІДЖЕННЯ, РОЗРОБЛЕННЯ ТА ОБҐРУНТУВАННЯ ОПТИМАЛЬНИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ РІШЕНЬ

Постановка проблеми. Агропромислове виробництво, зокрема рослинництво, характеризується значною інваріантістю підходів до вирішення завдань виробництва і досягнення його ефективності, наявністю впливів випадкових та непереборних факторів. Ці особливості значно утруднюють завдання створення успішних та ефективних комплексів механізації виробничих процесів у рослинництві та приводять до строкатості і дуже широкої номенклатури технічних рішень. У таких умовах досягнення ефективності рішень чи то в агротехнологіях, чи то в агротехніці – можливе тільки на базі системних підходів.
Державна наукова установа УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого разом з регіональними (зональними) філіями: Львівською, Південно-Українською та Харківською, враховуючи системні підходи в напрямках досліджень та оптимізації застосування агротехнологій та відповідно до них – комплексів машин, проводять дефрагментацію техніко-технологічних рішень та обґрунтовують комплекси машин для господарств різних спеціалізацій та умов господарювання. Наукові дослідження у цьому напрямку, та як результат – техніко-технологічні рішення здобули в інституті брендову назву: наукові проекти «АгроОлімп». Системні проекти – АгроОлімп – зі створення оптимальних комплексів сільгоспмашин для агрогосподарств у різних грунтово-кліматичних зонах, різного розміру та різної спеціалізації – дають можливість надати відповідь на найбільш складні питання – селекцію споживчих якостей машин та їх інтеграцію в єдиний раціональний комплекс технічного забезпечення конкретного агробізнесу.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. У 2014 році Південно-Українською філією УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого розроблені проекти техніко-технологічних рішень для забезпечення вирощування товарної продукції рослинництва «АгроОлімп-Степ 200» та «АгроОлімп-Степ 300». Зазначені проекти були розроблені для вирощування сільськогосподарської продукції в богарних умовах Півдня України [2].
Враховуючи глобальні зміни клімату в останні десятиріччя, які проявляються в зростанні температур, та зниженні ефективності землеробства з причини дефіциту природного вологозабезпечення, виникає потреба у розширенні площ зрошуваного землеробства та розробці наукового проекту техніко-технологічних рішень для зони посушливого степу України із застосуванням дощувальної техніки.
 Науковцями Інституту зрошуваного землеробства НААН України були досліджені водоспоживання та ефективність сівозмін на зрошенні [3]. Результати цих досліджень використані під час   вибору оптимальної сівозміни.
Мета досліджень. Сприяти сталому розвитку галузі рослинництва на зрошуваних землях в умовах посушливого клімату через ефективні капіталовкладення в розширення площ зрошуваних земель та оптимізації техніко-технологічного забезпечення суб’єктів господарювання. Створити науковий проект оптимальних техніко-технологічних рішень для вирощування сільськогосподарської продукції на зрошенні, умовна назва – «АгроОлімп Зрошення».
У статті наведені результати наукових досліджень, вибору та оптимізації первинних складових проекту – земельного масиву, спеціалізації агровиробництва, сівозміни, системи обробітку ґрунту, комплексу агротехнологій.

Виклад основного матеріалу.
1  Вибір земельного масиву як об’єкта реалізації вирощування товарної продукції рослинництва на зрошенні.
1.1 Основні вимоги до вибору земельного масиву як об’єкта реалізації 
 зрошення.
1. Площа єдиного масиву не менше 500 га.
2. Відсутність капітальних будов та об’єктів нерухомості.
3. Прямокутні контури (бажано).
4. Рівний рельєф без значних нахилів.
5. Розміщення біля каналу з достатнім дебітом води, або наявність трубопроводу відповідного перерізу з джерелом (насосною станцією) з достатнім резервом продуктивності для живлення зрошення масиву.
6. За відсутності подачі води від насосної станції – наявність високовольтної ЛЕП.

1.2 Результати вибору масиву.
Для вибору перспективного масиву використані космічні знімки території зрошувальної мережі Каховського магістрального каналу 2004, 2012, 2013, 2015 років.
Для кожного космічного знімка проаналізовано типізацію використання земель на вибраному масиві після розпаювання.
На основі аналізу космічних фото поверхні Землі – території розміщення зрошуваних земельних масивів мережі Каховського магістрального зрошувального каналу (рис.1), аналізу проектного плану розширення площ зрошуваних земель (рис.2)  і моніторингу вибраного масиву на місці визначений як перспективний земельний масив (рис.3) з такими характеристиками.
1. Площа ріллі – 720 га.
2. Конфігурація – прямокутник зі сторонами: 2325 м * 3100 м.
3. Розміщення – Херсонська область, Каховський район, Дудчинська селищна рада.
4. Майновий статус – земельні паї фізичних осіб.
5. Трубопроводні мережі, насосні станції – відсутні.
6. Джерело поливної води – Перекопський канал. Дебіт в рамках потреб поливу 720 га – не обмежений.
7. Лінія ЛЕП 35 КВа вздовж каналу.

 

Рис 1 – Зрошувані землі Каховського магістрального каналу в межах Каховського району.

 

Рис 2 – Визначений земельний масив на робочій схемі проекту розвитку зрошуваних земель мережі Каховського  магістрального зрошувального каналу

 

Рис 3 – Визначений земельний масив 720 га як перспективний для реалізації зрошуваного землеробства за проектом «АгроОлімп Зрошення»

 

 

 

З представлених в таблиці схем сівозмін і їхньої економічної ефективності, та рівня водопотреби, для проекту застосована 4-пільна зерно-просапна сівозміна  № 3, з наступним чергуванням культур: соя – пшениця озима – ріпак озимий – кукурудза.[6]
4 Оптимізація технологічних рішень обробітку ґрунту і сівби шляхом визначення доцільної відносно культур у сівозміні схеми диференційованої системи основного обробітку ґрунту.
Система обробітку ґрунту в загальновизнаній для умов зрошення Півдня України сівозміні повинна базуватися на оптимізованих способах,  різній глибині розпушування та періодичності їх  проведення протягом ротації.
Провідними науково-дослідними установами, що здійснюють наукове забезпечення технологій вирощування с.-г. культур у сівозмінах на зрошені  встановлено, що для кукурудзи на зерно, сої та ріпаку озимого найбільш сприятливою для росту, розвитку і формуванню врожаю є щільність складення 1,1-1,32 г/см³. За такої щільності складення створюються умови високої пористості, біологічної активності, що сприяє формуванню оптимального водного та поживного режиму.
Для пшениці озимої діапазон оптимальної щільності складення зростає до 1,38-1,42 г/см³.
Тому з огляду на вищевикладене для вибору способу та глибини розпушування ґрунту необхідно підбирати такі знаряддя, які здатні найбільш повно забезпечити біологічні потреби вирощуваних культур.
За результатами досліджень Південно-Української філії УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого встановлено, що знаряддя полицевого типу вітчизняного та зарубіжного виробництва сприяють найбільшому розущільненню орного шару.[4]
На темно-каштанових важкосуглинкових ґрунтах Південної сухостепової грунтово-екологічної підзони, де розташований вибраний масив, рівноважна щільність складення яких становить 1,41-1,44 г/см³, є критичною не тільки для просапних культур але і для зернових колосових.
Для оптимізації технологічних рішень, щодо системи основного обробітку ґрунту досліджуваної сівозміни на зрошенні застосовані способи та глибина розпушування, які будуть розпушувати ґрунт до показників, які найбільш повно відповідають біологічним вимогам культури (табл. 3).

 

Таблиця 3 – Чергування культур, способи та глибина основного обробітку ґрунту під сільськогосподарські культури  4-пільній сівозміни на зрошенні  

Відповідно до набору культур у визначеній сівозміні найбільш сприятливі умови для росту і розвитку сої формувалися за обробітку ґрунту з обертанням скиби на глибину 28-30 см, а для кукурудзи на зерно кращі умови забезпечувало чизельне розпушування на глибину 38-40 см.
Озимі культури – пшениця та ріпак мають різні біологічні особливості і вимоги для щільності складення ґрунту. Водночас основний обробіток ґрунту під посіви цих культур проводиться в найбільш посушливий період (серпень – початок вересня) тому проведення глибокого основного обробітку ґрунту  може призвести до сильного пересушування оброблюваного шару ґрунту. Навіть за рахунок вологозарядкових та передпосівних поливів практично поповнити втрати вологи неможливо.
Для ріпаку озимого, який має стрижневу кореневу систему, формування сприятливих умов розвитку в осінній період доцільно проводити мілким безполицевим обробітком ґрунту, який попереджає втрату вологи з глибоких горизонтів та сприяє оптимізації умов росту і розвитку.
Що стосується технологічних заходів, пов’язаних з доглядом за пшеницею та ріпаком озимим в осінній період та за  посівами кукурудзи та сої в весняно-літній період, то вони були загально визначеними.
5 Дефрагментація технологічних рішень вирощування культур у сівозміні
На сучасному етапі розвитку агропромислового виробництва в умовах змін клімату на основі виконання Державних програм наукових досліджень з питань адаптації системи землеробства до нової агроекологічної ситуації, встановлено, що тільки розвиток зрошуваного землеробства може бути гарантією отримання стабільного врожаю сільськогосподарських культур  в сівозмінах через:
- підвищення біологічної активності ґрунту завдяки збільшенню чисельності мікроорганізмів, які беруть участь у розкладанні свіжої органічної речовини;
- створення сприятливих фізико-механічних властивостей та оптимального водного режиму кореневмісного шару ґрунту;
- покращення режиму мінерального живлення рослин фіксацією мінерального азоту атмосфери бульбочковими бактеріями, перетворенням важкодоступних сполук азоту, фосфору і калію в легкодоступні  рухомі та обмінні форми;
- відпрацювання основних складових найбільш інтенсивної просапної системи землеробства, застосовуючи науково-обґрунтовані: склад культур, їх чергування,  способи і глибини основного обробітку, органо-мінеральні системи удобрення з використанням сидератів, соломи і листостеблої маси кукурудзи, сої, соняшника та інших польових культур, та способи, строки і норми поливу сільськогосподарських культур.
На основі оцінки фізико-механічних властивостей та покращення поживного режиму оптимізацією обробітку ґрунту. системи удобрення та режиму зрошення сільськогосподарських культур в сівозмінах, створюється передумова формування еколого-безпечних систем землеробства.
Для успішної реалізації необхідної агротехнологічної системи необхідно створити інструмент узагальнювального підходу до планування та аналізу комплексу агротехнологічних операцій для всіх культур у сівозміні та забезпечення їх ротації протягом року. Такий інструмент під назвою «Агротехнологічний регламент» представлено в узагальнювальній таблиці 4.

 

Таблиця 4 –  Агротехнологічний регламент вирощування сільськогосподарських культур в 4-пільній сівозміні на зрошенні