Модернизация сельскохозяйственного производства на основе применения современной техники и передовых аграрных технологий является одной из важнейших задач государственной агропродовольственной политики на ближайшие годы. Решение этой задачи напрямую влияет на повышение конкурентоспособности российской сельскохозяйственной продукции и производителей, обеспечение высокого качества продовольственных товаров, рост производительности труда и доходности предприятий отрасли, создание новых рабочих мест, улучшение условий труда работников сельского хозяйства.
Важнейшим фактором устойчивого роста сельскохозяйственного производства является переход от инерционной модели хозяйствования к инновационной.
В современных условиях инновационный путь развития сельского хозяйства имеет три взаимосвязанных и взаимообусловленных направления [38]:
1) инновации в области человеческого фактора, что возможно лишь при приоритетном развитии образования, фундаментальных и прикладных научных исследований, разработке нововведений, создании банка данных по инновациям, а также информационно-консультационной системы, обслуживающей товаропроизводителей;
2) инновации в сфере биологического фактора, связанные с разработкой и освоением нововведений, обеспечивающих повышение плодородия почвы, урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животных.
Особая роль инноваций в этой области является отличительный чертой современного пути развития сельского хозяйства по сравнению с другими секторами экономики;
3) инновации технологического характера, являющиеся фактором совершенствования технико-технологического потенциала сельского хозяйства на основе применения энерго - и ресурсосберегающей техники и наукоемких технологий. Особое значение имеет развитие отраслей экономики, обеспечивающих сельское хозяйство средствами производства.
Одним из препятствий технологической модернизации агропромышленного комплекса остается его низкий технический уровень. Отсутствие конкурентоспособного отечественного сельскохозяйственного машиностроения привело к тому, что этот рынок заполняется импортной техникой. Закупаются машины и оборудование разных производителей и марок, что создает трудности в организации их сервисного обслуживания и обеспечения запасными частями. Эти и другие проблемы обозначены в разработанной Министерством сельского хозяйства и Российской академией сельскохозяйственных наук Стратегии социально-экономического развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2020 г. (научные основы).
На основании этого документа были разработаны Стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 г., стратегии и концепции автоматизации технологических процессов сельскохозяйственного производства, машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции и т. п.
В связи с этим требуется повышение качества аграрного образования. Для решения этой задачи законодательно введена двухуровневая система подготовки кадров: бакалавриат и магистратура. Получившие степень магистра должны быть экономически грамотными, владеть современными высокоэффективными технологиями и продвигать новейшие научные достижения на практике.
Магистратура — это не просто образовательная программа (как бакалавриат), а сочетание образовательной «оболочки» с научной «начинкой». Образовательные программы должны включать научные семинары, интерактивные формы обучения; необходимо постоянное обновление учебных материалов на основе научных работ, публикуемых в ведущих мировых научных журналах.
Очевидно, что стратегия развития страны должна опираться на реализацию человеческого потенциала, наиболее эффективное применение знаний и умений людей для постоянного улучшения технологий, экономических результатов, жизни общества в целом.
Целью дисциплины является формирование у обучающихся представления о приоритетных направлениях развития науки и техники АПК, современных технологиях производства, критических технологиях. Данная дисциплина предполагает ознакомление и обсуждение мировых научных достижений за последние 3–4 года.
Задачи дисциплины — предоставление знаний в следующих областях:
- современные направления развития науки и производства в агроинженерии;
- стратегии машинно-технологической модернизации растениеводства и животноводства;
- стратегии энергосбережения в АПК;
- концепции развития научного обеспечения АПК.
В процессе обучения магистрант должен освоить методы исследования и разработки:
- рабочих органов и конструктивных схем машин и оборудования, а также систем машин для растениеводства и животноводства;
- переработки сельскохозяйственных продуктов и сырья;
- теории технологических процессов;
- технологий сервисного обслуживания машин и оборудования.
В результате изучения данной дисциплины студент должен:
- знать прогрессивные технологии и технические средства производства, хранения и переработки продукции растениеводства и животноводства на предприятиях различных организационно-правовых форм; проблемы создания технических средств для сельского хозяйства, энерго - и ресурсосбережения, эффективной эксплуатации машин и оборудования, применения электронных средств и информационных технологий;
- владеть методами проектирования технологических процессов, рабочих органов, технических средств и систем в соответствии с профилем подготовки;
- обладать следующими компетенциями: способностью анализировать современные проблемы науки и производства в агроинженерии и вести поиск их решений; способностью и готовностью организовать на крупных предприятиях АПК высокопроизводительное использование и надежную работу сельскохозяйственной техники и технологического оборудования для производства, хранения, транспортировки и первичной переработки продукции животноводства и растениеводства; умением вести поиск инновационных решений в инженерно-технической сфере агропромышленного комплекса; способностью к проектной деятельности на основе системного подхода, умения строить и использовать модели для описания и прогнозирования различных явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ.
По прогнозам, к 2050 г. население планеты возрастет на 2,3 млрд и составит 9,2 млрд человек, для питания которых агропроизводство за этот период необходимо увеличить на 70% [92]. В целях решения данной проблемы необходимо увеличить производство ряда основных видов продовольствия: ежегодное производство зерна — на 1 млрд т, мяса — на 200 млн т и т. д.
В этих условиях ключевой фактор повышения эффективности сельского хозяйства и решения продовольственной проблемы — разработка и распространение современных технологий производства и возделывания сельскохозяйственных культур. Особенно актуальные направления [78]:
_ повышение эффективности использования ресурсов, что особенно актуально в связи с сокращением природных ресурсов и повышением цен на азотные и фосфорные удобрения, топливо и т. д. Хорошие результаты может дать применение ресурсосберегающих технологий в земледелии, например нулевая обработка почв, обеспечивающая снижение потребности в дизельном топливе на 66–75%. Кроме того, важно повысить эффективность использования минеральных удобрений, в том числе за счет расширения посевов культур, обеспечивающих биологическую фиксацию азота;
_ улучшение использования орошаемых земель. По экспертным данным, в настоящее время в развивающихся странах орошаемое земледелие составляет пятую часть общей площади пашни, в нем производится 47% продукции растениеводства и почти 60% зерновой отрасли, в связи с чем необходимо совершенствовать технологии рационального употребления воды на орошение;
_ дальнейшее расширение селекции и семеноводства с целью выведения более продуктивных сортов сельхозкультур, устойчивых к засухе и вредителям;
_ применение комплексной системы защиты растений, что позволит снизить применение пестицидов за счет других мер борьбы с вредителями. Применение пестицидов допустимо только при превышении экономического порога вредоносности;
_ существенное повышение инвестиций в сельскохозяйственную науку и развитие. Данное направление является наиболее эффективной формой поддержки сельского хозяйства. Инвестиции в эту сферу имеют высокуюокупаемость (30–75%) и выгодны на длительный период.
АГРОТЕХНОЛОГИИ И ПРИНЦИПЫ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ
Современные агротехнологии представляют собой совокупность операций по управлению процессом производства сельскохояйственных культур в агроценозах с целью достижения планируемой урожайности и качества продукции при обеспечении экологической безопасности и определенной экономической эффективности. Агротехнологии связаны в единую систему управления агроландшафтом через севообороты, системы обработки почвы, удобрения и защиты растений, т. е. являются составной частью адаптивно-ландшафтной системы земледелия. При этом они имеют и самостоятельное значение, определяемое особенностями сорта, поскольку каждому сорту соответствуют определенная модель агроценоза и система управления процессом производства.
Важнейшие принципы проектирования агротехнологий включают [73,28, 79]:
_ альтернативность, возможности выбора;
_ адаптацию к природным условиям на основе агроэкологической оценки земель, различным уровням интенсификации производства на основе технологических нормативов, хозяйственным укладам;
_ динамический подход к созданию агроценозов и управлению ими путем последовательного устранения лимитирующих условий;
_ формирование пакетов агротехнологий с учетом системных связей, выявляемых в многофакторных полевых экспериментах;
_ открытость новейшим достижениям научно-технического прогресса;
_ преемственность.
По критерию интенсивности различают четыре категории технологий (табл. 1.1):
_ экстенсивные, ориентированные на использование естественного плодородия почв без применения удобрений и других химических средств или с ограниченным их использованием;
_ нормальные, обеспеченные минеральными удобрениями и пестицидами в том минимальном количестве, которое позволяет осваивать почвозащитные системы земледелия, поддерживать средний уровень окультуренности почв, устранять дефицит элементов минерального питания и давать удовлетворительное качество продукции. Эти технологии используются для пластичных сортов зерновых;
_ интенсивные, рассчитанные на получение планируемого урожая высокого качества в системе непрерывного управления продукционным процессом* сельскохозяйственной культуры, обеспечивающие оптимальное минеральное питание растений и защиту от вредных организмов и полегания. Интенсивные технологии предполагают применение интенсивных сортов и создание условий для более полной реализации их биологического потенциала. Эти технологии, рассчитанные, например, на 40–50 ц/га. озимой пшеницы высокого качества, могут быть реализованы с использованием отечественной серийной техники, сортов, удобрений и импортных пестицидов;
_ высокоинтенсивные, рассчитанные на достижение урожайности культуры, близкой к ее биологическому потенциалу, с заданным качеством продукции с помощью достижений научно-технического прогресса при минимальных экологических рисках. Они относятся к категории так называемого точного земледелия с использованием прецизионной техники, современных препаратов, информационных технологий. Высокоинтенсивные, или высокие, технологии являют собой качественный скачок и в создании сортов, и в подготовке почвы, и в насыщении технологическими операциями ухода за посевами.
