Оптимизация применения агрохимических средств с использованием информационных технологий и математического моделирования (1098311), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

ГТК = 10 · Σ r / Σ t (1.1)

где Σ r - сумма осадков, мм; Σ t - сумма активных температур выше +10 ˚С за период.

Величина ГТК широко используется при дифференцированной оценке эффективности удобрений в зависимости от погодных условий года (Минеев, 1985; Федосеев, 1985; Зоидзе, 1987; Стребков, 1989 и др.). Распределение суммы осадков и месячный ход средних температур воздуха в годы с экстремальными погодными условиями существенно отличается от среднемноголетнего, поэтому ГТК не всегда позволяет достоверно оценить действие агрометеорологических факторов на продуктивность агроценозов (Стребков, 1985; Устинова, 1987 и др.) при рассмотрении большого объема данных стационарных полевых опытов.

С целью характеристики климатических условий формирования зональных типов почв и функционирования зональных растительных сообществ В.Р. Волобуев (1974) предложил гидрофактор Hf:

Hf = 43,2 · log₁₀ Σ r - T (1.2)

где Σ r - сумма осадков за год, Т - среднегодовая температура.

В исследованиях динамики экологических систем регионального уровня показано, что величина Hf корректно характеризует изменение продуктивности агроценозов по природным зонам (Моделирование…, 2000; Fitz et al., 1996).

Биоклиматический потенциал (БКП) по Д.И. Шашко (1985) характеризует совместное влияние степени тепло- и влагообеспеченности на продуктивность растений по формуле:

БКП = log₁₀(20 · КУ) · Σ t / Σ t _баз. (1.3)

где КУ - коэффициент годового атмосферного увлажнения, равный отношению количества осадков к сумме средних суточных значений дефицита влажности воздуха, Σ t - сумма активных температур выше +10 ˚С за вегетационный период, Σ t _баз. - базисное значение суммы активных температур для характеризуемого региона (1000 ˚С - на северной границе массового полевого земледелия, 1900 - для центра южнотаёжной зоны и т.д.).

Величина БКП рассчитывается за вегетационный период года, поэтому характеристику агроклиматических условий с его помощью рекомендуется дополнять показателями обеспеченности теплом и влагой по стадиям роста растений (Кирюшин, 1996).

Наряду с комплексными агроклиматическими характеристиками, в агрометеорологии проводится типизация лет по условиям вегетационного периода (Семёнов, 2000). Для этого используются статистические методы: анализ эмпирических функций распределения величин, кластерный и дискриминантный анализ. С их помощью на основании величин сумм осадков и средних температур мая, июня и июля А.П. Федосеевым (1985) были выделены типы агрометеорологических условий роста яровых зерновых культур. Аналогичный подход использован О.К. Устиновой (1987) для оценки условий возделывания картофеля в Нечернозёмной зоне.

Использование данных метеорологических наблюдений увеличивает ценность результатов экспериментальных сведений (Минеев, 1985; Федосеев, 1985 и др.). В исследованиях Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами совместная обработка результатов полевых экспериментов и метеорологических наблюдений проводилась весьма
ограниченно (Семёнов, 2000). На современном этапе исследований в агрохимии необходима единая автоматизированная информационная система по результатам стационарных полевых экспериментов и данным метеорологических наблюдений, позволяющая разрабатывать адекватные модели продуктивности культур с учётом действия погодных факторов.

1.2. Агрохимические свойства дерново-подзолистых почв и
тенденции их изменения

В естественном состоянии дерново-подзолистые почвы характеризуются неблагоприятными для роста сельскохозяйственных культур свойствами: высокой кислотностью, малой ёмкостью катионного обмена, ненасыщенностью основаниями, низким содержанием доступных растениям соединений фосфора, калия и других элементов минерального питания. Мощность гумусового горизонта составляет 12-20 см, содержание органического вещества в нём - 1-3% (Гинзбург, 1981; Лебедева, 1984; Панников, Минеев, 1987; Шильников, Лебедева, 1987; Орлов и др., 1996; Войтович, 1997; Сычёв, 2000; Минеев, 1999 и др.).

Распределение пахотных угодий Центрального района Нечернозёмной зоны по градациям плодородия в 1964 - 2000 годы по данным Минсельхоза РФ приведено в таблицах 1.1, 1.2 и 1.3 (Романенко и др., 1998).

По данным первого цикла агрохимического обследования за 1964-1972 годы, в Центральном районе Нечернозёмной зоны России (Брянской, Владимирской, Ивановской, Калужской, Костромской, Московской, Рязанской, Смоленской, Тверской и Ярославской областях) 62,1 % площади почв пахотных угодий характеризовались низким и очень низким содержанием подвижного фосфора, 48,2 - низким и очень низким содержанием обменного калия. Очень сильно кислые и сильно кислые почвы занимали 26,2 % площади пахотных угодий; среднекислые - 33,6 % (Национальный..., 2000).

Таблица 1.1. Распределение доли площади пахотных угодий
Центрального района Нечернозёмной зоны
по градациям обеспеченности подвижным фосфором

(Романенко и др., 1998, Национальный…, 2000)

Таблица 1.2. Распределение доли площади пахотных угодий
Центрального района Нечернозёмной зоны
по градациям обеспеченности обменным калием
(Романенко и др., 1998, Национальный…, 2000)

Таблица 1.3. Распределение доли площади пахотных угодий
Центрального района Нечернозёмной зоны по градациям кислотности
(Романенко и др., 1998, Национальный…, 2000)

В результате мероприятий по агрохимическому окультуриванию и химической мелиорации почв к 1980 году в Нечернозёмной зоне значительно расширились площади пахотных угодий со средним, повышенным и высоким содержанием подвижных фосфатов и обменного калия, средней и слабой степенью кислотности. В 1990 году 48,2 % площади пашни имели повышенное, высокое и очень высокое содержание подвижных фосфатов, 42,3 %‑ такие же градации содержания обменного калия. Средне- и слабокислые почвы составили 53,6 % пашни, близкие к нейтральным и нейтральные - 38,6% (Агрохимическое…, 2001). Несмотря на сокращение применения агрохимических средств и дефицитный баланс элементов минерального питания в земледелии, распределение пахотных угодий Центрального района Нечернозёмной зоны по градациям показателей агрохимических свойств изменилось незна­чительно (Выполнение…, 2000; Сычёв, 2000; Зимин, 2001).

Площади пахотных угодий в Нечернозёмной зоне распределены по градациям показателей агрохимических свойств неравномерно. По состоянию на
1 января 1996 года, в Московской, Брянской и Владимирской областях более 50% площади пахотных почв характеризуются высоким и очень высоким содержанием подвижных фосфатов. Свыше 20% площади пашни с низким и очень низким содержанием подвижных фосфатов - в Калужской, Костромской, Рязанской и Ярославской областях.

Около 35% площади пахотных почв в Московской области характеризуются высоким и очень высоким содержанием обменного калия. В то же время, на 30% площади пашни в Ивановской, Калужской, Рязанской, Смоленской, Тверской и Ярославской областях установлено низкое и очень низкое содержание этого элемента.

В Костромской и Смоленской области более 10% пахотных угодий сильнокислые и очень сильно кислые. В известковании здесь нуждаются более 30% почв пахотных угодий, рН сол. которых менее 5,0 ед. (Романенко и др., 1998). Вследствие асидизации окружающей природной среды, без систематического известкования наблюдается тенденция увеличения площади почв с повышенной кислотностью (Моделирование..., 2000; Cosby et al., 1985).

При оптимизации технологий возделывания культур на дерново-подзолистых почвах Нечернозёмной зоны следует учитывать разнообразие сочетаний показателей их агрохимических свойств. Необходимо обобщение результатов полевых опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами, проведенных в широком диапазоне агроэкологических условий. Это требует совершенствования методов экспериментальных исследований в агрохимии, использования математического моделирования и современных информационных технологий.

1.3. Влияние агрохимических средств на продуктивность сельско­хозяйственных культур

Применение минеральных и органических удобрений - важное средство повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и воспроизводства плодородия почв. По оценке А.П. Федосеева (1985), долевое участие агрохимических средств в формировании продуктивности сельскохозяйственных культур на Европейской территории России (ЕТР) составляет 40-60%. В зависимости от уровня почвенного плодородия, погодных условий и других агроэкологических факторов, средние урожаи сельскохозяйственных культур без применения удобрений составляют от 13,8 до 30,8 ц зерн. ед. / га. Удобрения в дозах, не превышающих N90P90K90, увеличивают продуктивность культур севооборота до 30‑35 ц зерн. ед. / га (Иванова, 1989; Державин, 1992; Сычёв, 2000 и др.).

В опыте А.Д. Хлыстовского (1978) на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве средняя продуктивность звена севооборота с 50% пропашных культур без внесения удобрений составила 20,1 ц зерн. ед. / га, при внесении N100P125K150 - 46,0. При дальнейшем увеличении доз полного минерального удобрения, достоверного прироста урожаев не отмечено. Сходная тенденция отмечена в длительном опыте Центральной опытной станции ВИУА (Мамченков и др., 1978), где продуктивность севооборота с 50% пропашных культур составила 22,5 ц зерн. ед. / га. Внесение полного минерального удобрения в дозе N72P43K96 повысило урожай до 38,1 ц зерн. ед. / га; в дозе N144P86K191 - до 45,2; в дозе N216P129K287 - до 47,1.

Характеристики

Список файлов диссертации