WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Лопачев Николай Андреевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОТОКОВОЙ СТРУКТУРЫ АГРОЭКОСИСТЕМ В ПРЕЦИЗИОННОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ

Специальность 06.01.01 – общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора

сельскохозяйственных наук

Орел – 2007

Диссертационная работа выполнена на кафедре земледелия ФГОУ ВПО «Орловского государственного аграрного университета» в 1983 – 2006 гг.

Научный консультант:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лобков Василий Тихонович

Официальные оппоненты:

Член-корреспондент РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Задорин Александр Дмитриевич (ВНИИЗБК)

Доктор с.-х. наук, профессор Хохлов Николай Федотович (ТСХА)

Заслуженный деятель науки РФ, доктор биологических наук, профессор Никитишин Владимир Иванович (ИФХБПП РАН)

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии (г. Курск)

Защита состоится « ____ » 2007 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.052.01 в Орловском государственном аграрном университете по адресу: 302019, г.Орел, ул. Генерала Родина, д. 69, ОрелГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОрелГАУ по адресу: 302019, г. Орел, ул. Бульвар Победы, 19.

Автореферат разослан «____» _________ 2007 г. и размещен на сайте <reberat vakg ministry.ru>; www.orelsau.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор с.-х. наук, профессор _____________ Степанова Л.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Химико-техногенная интенсификация земледелия в ХХ в. до предела обострила экологические проблемы на планете. В связи с этим уже в 80-е г. развитые страны Европы и США берут курс на биологизацию и энергосбережение и создают органические, биодинамические и другие системы земледелия. Однако  они не решают одну из главных проблем земледелия – создание в пространстве и времени высокопродуктивных агроэкосистем из-за  варьирования почвенного покрова, который определяет неоднородность агрофитоценозов. Начало решения этой проблемы с качественной стороны положено еще в ХV111 веке. С 1988 года США приcтупили к разработке «высокотехнологического» земледелия, получившего в Европе название точного или прецизионного. Но данное «высокотехнологическое» земледелие базируется на техноцистской основе (Жученко, 2004) и до настоящего времени не имеет точных количественных критериев выделения структуры почвенного покрова и его картографического отображения (Кирюшин, 2005). Это не позволяет адресно реализовать возможности по элиминированию продуктивности агроэкосистем в пространстве существующих систем земледелия, а также приводит к большим системным затруднениям при использовании техноцистского подхода. Поэтому актуальной проблемой развития теории и практики прецизионного земледелия является создание методологии формализации на точных количественных критериях структуры агроландшафта и его элементов (рельеф, почвенный покров, агрофитоценозы, грунтовые воды  и т. д.), и отображения их на специальных тематических картах.

Цель и задачи исследований. Цель наших исследований – разработать методологию развития теории и практики прецизионного земледелия. Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить особенности потоковой методологии строения агроландшафта для создания теоретических и практических основ прецизионного земледелия;

- показать возможности потоковых тематических средне- и крупномасштабных карт, как базиса для создания прецизионных систем земледелия;

- определить закономерности влияния агротехнических приемов на продуктивность агрофитоценозов, плодородие почв и энергетическую эффективность по элементам потоковых структур;

- установить количественные связи показателей плодородия почв агроэкосистем с морфометрическими характеристиками рельефа потоковых структур, необходимых для оценки земли и проектирования прецизионных систем земледелия.

Научная новизна. Впервые предлагается новый методологический подход в использовании серии специальных потоковых карт, как теоретической и практической основы для построения прецизионного земледелия:

- разработана физико-геометрическая модель членения поверхности агроландшафтов на повышения (потоки) и понижения (подложка) с помощью вторых производных от горизонталей топографических карт – морфоизограф (линий равной плановой кривизны);

- впервые используется методология потоковых структур агроландшафта (рельеф, почвы, грунты и грунтовые воды, растительность и др.) для разработки и освоения точных систем земледелия;

- доказано влияние факторов интенсификации земледелия (состав культур, приемы основной обработки почвы, системы удобрений и т. д.) на выравненность агрофитоценозов по элементам потоковых структур;

- установлены количественные связи показателей плодородия почв (гумус, питательные элементы, поглощенные основания, механический состав и др.) с морфометрическими характеристиками рельефа потоковых структур.

Основные защищаемые положения:

- формирование почвенного покрова агроценозов происходит в соответствии с развитием потоковых структур ландшафта;

- потоковая методология картографического отображения структуры почвенного покрова является объединяющей основой проектирования и реализации прецизионных систем земледелия;

- факторы интенсификации земледелия по-разному элиминируют плодородие почв и продуктивность агрофитоценозов по элементам потоковых структур;

- связи элементов плодородия почв с морфометрическими величинами рельефа потоковых структур являются количественной основой при проектировании и реализации прецизионного земледелия.

Практическая значимость работы. Применение потоковой методологии отображения структуры агроэкосистем обеспечивает проектным организациям и хозяйствам разных форм собственности следующие перспективы:

- использовать тематические потоковые карты комплексной оценки агроэкосистем дает возможность разработать и освоить прецизионные системы земледелия на количественной основе;

- для развития прецизионных систем земледелия необходимо определить перспективные территории с помощью средне- и крупномасштабных потоковых  карт (пластики рельефа, почвенной, геологической, мелиоративной и др.);

- использование крупномасштабных и детальных потоковых агроландшафтных карт заменит техноцистский подход при проектировании и управлении технологическими процессами прецизионного земледелия;

- при использовании для создания прецизионного земледелия существующих экспериментальных, полевых и картографических данных они должны быть интерпретированы или получены на основе потоковой  методологии.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы Орловским областным управлением сельского хозяйства и Гипроземом, хозяйствами различных форм собственности Орловской, Тульской, Московской, Курской, Брянской, Белгородской и др. областей РФ. Используются в учебном процессе различными сельскохозяйственными учебными заведениями. Внедрено в научно-производственном предприятии «Агроэкология» (Московская область), учхозе «Лавровский» (Орловская область), ООО «Сахар-Кристалл» (Брянская область) и др.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и получили одобрение на Международных конференциях: Брянск, 1998; Орел, 1998, 1999, 2000, 2001; Йошкар-Ола, 1998; Жодино (Беларусь), 1998; Горки (Беларусь), 2001; Белгород 2003; на Всесоюзной конференции, г. Пущино, 1977; на Всероссийских конференциях: Москва, 1999, 2001; Орел, 1999, 2001, 2003, 2006; Белгород, 2001; Ставрополь, 2005; на региональных конференциях: Орел, 1988, 1995, 1997, 2003, 2004; Рязань, 1998; Брянск, 2001; Пущино, 2001; на выездных заседаниях Президиума РАСХН  (г. Орел), 2001, 2002; на годичных сессиях ВИУА- 1999, 2000.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 90 научных работ, в том числе 5 монографий и учебных пособий (в соавторстве), 7 методических рекомендаций (в соавторстве), получено 4 патента РФ на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 370 страницах компьютерного текста  и состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы из наименований, и приложений, иллюстрирована 31 таблицей, 81 рисунком.

Автор  благодарит всех преподавателей, аспирантов и студентов факультета агробизнеса и экологии ОрелГАУ, сотрудников которые помогали проводить трудоемкие и тонкие исследования по данной теме, ИФХБПП, ИБП РАН (г. Пущино),  ВНИИЗБК (г. Орел) и Владимирского НИИСХ РАСХН.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние проблемы (краткий аналитический обзор)

Анализ достижений земледелия показывает, что стремление человечества сделать его точной наукой начинается в ХV111 в. основоположником отечественной научной агрономии А.Т. Болотовым (1988). Дальнейшее развитие данная концепция с качественной стороны получило в работах Ю. Либиха (1940); В.В. Докучаева (1909); Г.Н. Высоцкого (1906); С.А. Захарова (1911); В.П. Мосолова (1949); А.С. Козьменко (1963); В.М. Фридланда (1983); В.В. Бердникова (1976); С.С. Неуструева (1977); D. Furley (971) Р. Vaalon, и др, (971) А.Дж. Джерарда. (884) Дж. Фортескъю (9854) В.Е Явтушенко и др. (1994); М.Х. Ширинян и др. (2000) и др. Огромный вклад ученых в развитие земледелия при смене парадигм сельского хозяйства в ХХ в. без точных количественных знаний привел к несостоятельности главной его догмы, в соответствии с которой «законы природы чужды интересам человека» (Булгаков, 1990). А.А. Жученко (2004 – С. 954) отметил «Отсутствие интегрированной оценки последствий использования техногенных факторов не только сдерживают переход к адаптивной интенсификации растениеводства, но и не позволяют объективно определить его научные ориентиры». Заложенный в концепцию «высокотехнологического» земледелия техноцистский подход (Личман, 2000; Покровская, 2002) без новых научных ориентиров и методологии их реализации не решает многие проблемы.

Начало точных (прецизионных) технологий возделывания моноагрофитоценозов (кукурузы, сои) положено США в 1988 году путем создания карт урожайности с помощью геоинформационной сети (ГИС) NAVSTAR – GPS, аналог в России GLONAS. На их основе проводили элиминирование продуктивности агроэкосистем (перераспределение удобрений, норм высева и т д.). Эти технологии возделывания монокультур в 1999 году конгрессом США названы «высокотехнологическим» земледелием. В Европе они получили распространение под названием высокоточного (прецизионного) земледелия. Такое техноцистское земледелие без новой научной основы и методологии развития существенно снижает его потенциальные возможности и может привести к системным ошибкам. В работах  (Жученко, 2004; Кирюшина, 2005; Каштанова, 2006) и других ученых неоднократно отмечается, что создание прецизионных систем земледелия возможно на основе точных знаний дифференциации структуры почвенного покрова (главного орудия и средства производства растениеводческой продукции) в пространстве и методов их картографического отображения. Поэтому попытки создания прецизионного земледелия на базе догмы ХХ в.-  изотропность и однородность элементарных почвенных ареалов (ЭПА) и традиционных методов их картографического отображения не увенчались успехом.

Для решения этой проблемы Пущинская школа во главе с В.А. Ковдой, И.Н. Степановым впервые разработала методику и дала научное обоснование создания карт пластики рельефа (Степанов, Лопачев и др., 1977), согласно который земная поверхность (геологические формации, ландшафты, почвы и т. д.) представляет единую физико-геометрическую потоковую систему (рис. 1,С). Идея этого метода принадлежит акад. В.Р. Волобуеву (1948). Он впервые предложил делить земную поверхность на повышения и понижения.

Рис.1. Почвенные карты: А – рекогносцировочная и В – детальная (Daniels, Gamble, 1978), С – потоковая (объемном изображении.составленная нами на основе карты пластики рельефа в

На карте (рис. 1,С) сменой цветовой гаммы показана последовательность фазовых переходов свойств почв потоков от репеллера (красный цвет) к аттракторам (желтый цвет). Зеленым цветом выделены вогнутости, в совокупности образующие «подложку», по которой движутся потоки (методика построения дается далее).

Так американскими почвоведами (Daniels, Gamble, 1978) различие в прошлых (рис.1,А) и новых (рис.1,В) контурах почв достигнуто путем детализации, на которую они затратили больше средств и времени, чем мы на карту (рис. 1,С), так как она составлена по определенным законам и поддается компьютеризации. К тому же карта (рис. 1,С) выступает, как средство наблюдения и измерения состояния природных объектов.

Парадигма ХХ1 в. определилась в конце прошлого столетия - биологизация и экологизация сельского хозяйства. Важнейшими задачами ее научного обеспечения в области земледелия  являются вопросы агроэкологического, макро-, мезо-, и микрорайонирования территории, необходимые для конструирования высокопродуктивных и экологически устойчивых агроэкосистем. Против пространственной и временной «уравнительности» в агрономических исследованиях 100 лет назад  выступали сотрудники Шатиловской опытной сельскохозяйственной станции (Винер, 1906, 1909; Лебедянцев, 1922, 1960 и др.). В то время на Шатиловской опытной станции впервые были созданы карты урожайности полей – научный прототип современного «высокотехнологического» земледелия. Методология пространственной и временной уравнительности в научной агрономии и практической почвенной картографии за последние 80 лет не привела к существенным успехам растениеводства нашей страны. Это обусловлено не только социально-экономическими факторами, но главным образом «уравнительным» подходом в изучении и картографическом отображении структуры почвенного покрова – она представлена однородными и изотропными контурами не взаимосвязанными между собой (рис.1, А). Это привело к искаженным догмам в агрономических исследованиях и методическим шаблонам в их доказательстве. Так не связанное с изучаемыми факторами варьирование агрофитоценозов в полевых исследованиях элиминировали статистическим путем и относили  к «ошибкам» или неучтенным факторам опыта (Брокерт, 1926; Перегудов, 1941, 1948; Деревицкий, 1962; Сазанов, 1962; Прянишников, 1965; Молостов, 1966; Доспехов, 1973, 1979, 1985; Моисейченко, Заверюха, Трифонова, 1994 и др.). Естественно, все авторы знали, что неучтенные «ошибки» в первую очередь обусловлены микроструктурой почвенного покрова, но традиционная методология картирования  не обеспечивала объективного его  отображения. Это главная причина того, что тысячи полевых экспериментов прошлого столетия, выполненных по «уравнительному» принципу и сопровождаемых точнейшими лабораторными анализами так и не привели к созданию точного «адресного для каждой точки пашни» земледелия. Поэтому до настоящего времени данная проблема в мировой науке и практике остается нерешенной. Новые парадигмы не могут строиться  на старых догмах и методологиях. Это обстоятельство определило направление нашей работы - разработка научной методологии для создания прецизионного земледелия и ее апробация в полевых исследованиях.

2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1.Объекты исследований

2.1.1. Теоретические исследования. Структура рельефа и закономерности ее влияния на формирование почв, литологию, мелиоративное состояние, фитоценозы изучались автором в творческой группе Пущинского Научного центра РАН с 1975 по 2006 гг. До 1983 г. исследования проводились на территории Срединного региона СССР, а после на  Европейской части РФ. На основе этих исследований в 1977 г. была впервые сформулирована методика пластики рельефа (И.Н. Степанов,…Н.А. Лопачев,…и др., 1977) и на ее основе составлена серия областных тематических среднемасштабных карт России. Методика пластики рельефа и тематические среднемасштабные карты послужили основой для разработки потоковой методологии структуры агроландшафтов, которая нами впервые использована для разработки научных основ и практики прецизионного земледелии.

2.1.2. Экспериментальные исследования.. На опытном поле учхоза «Лавровский» ОрелГАУ в 12 км южнее г. Орла проводились полевые опыты с 1984 по 2002 гг. Опытное поле представлено старопахотными землями типичных агроландшафтов центра Среднерусской возвышенности с характерным комплексом почв переходной зоны от лесных к черноземам. Структура рельефа и почвенного покрова территории учхоза «Лавровский» и опытного ноля показаны далее на фрагментах соответствующих тематических потоковых карт М 1:10000 и 1:2000, карты даны в приложении к диссертации.

Выравненность продуктивности, плодородия почв, энергозатрат и других показателей агроценозов по элементам потоковых структур в зависимости от изучаемых факторов (состав культур, основная обработка почвы, системы удобрений и т. д.) изучались в четырехпольных (1984-1989 гг.) и семипольных (1995-2002 гг.) плодосменных полевых севооборотах.

Одновременно с закладкой нашего семипольного полевого севооборота в 1995 г. на опытном поле Владимирского НИИИСХ (г. Суздаль) был заложен семипольный полевой севооборот с органической системой удобрений, результаты которого были интерпретированы с позиций нашей потоковой методологии структуры агроландшафтов (Винокуров 2005, 2006). Поэтому в нашей работе мы так же опираемся на результаты опыта И.Ю. Винокурова.

2.1.3. Полевые исследования. Изучение количественных связей свойств почв с морфометрическими величинами (МВ) рельефа потоковых структур проводились на юге Московской области (окрестности Пущинского научного центра РАН, г. Пущино) на четырех ключевых тестовых участках: «Глебово» -1997г., «Алфертищево» - 1998 г., «ОПС» - 2002 г. «Данки» - 1999 г. (рис. 2).

а

б

в

г

Рис. 2. Ключевые тестовые участки и точки отбора проб: а – «Глебово»; б – «Алфертищево»; в – «ОПС»; г – «Данки». Значения по координатным осям даны в метрах.

Участок «Глебово» (рис. 2,а) размером 384 х 160 м расположен около с. Глебово в средней части склона, ориентированного преимущественно на север, Почва участка среднесуглинистая серая лесная среднесмытая.

Участок «Алфертищево» (рис. 2,б) размером 105 х 40 м  находится около д. Алфертищево в 5 км от г. Пущино. Он расположен в месте, где покатый склон переходит в небольшую балку, поросшую лесом. Участок покрыт естественной разнотравно-злаково-бобовой растительностью. Почва - тяжелосуглинистая серая лесная сильно смытая.

Участок «ОПС» (рис. 2,в) размером 48 х 48 м заложен в приводораздельной области Опытной Полевой Станции  (ОПС) ИФХБПП РАН г. Пущино совместно с кафедрой физики и мелиорации почв МГУ. Для изучения агропроизводственной группировки пахотных земель по элементам потоковых структур ниже участка «ОПС» был заложен почвенно-геоморфологический профиль длиной 100,5 м. Почвы  ОПС старопахотные, преимущественно среднесуглинистые серые лесные с колебаниями мощности гумусового горизонта от 25 до 70 см и разной степени смытости, которые детально охарактеризованы Т.А.Архангельской, Т.А. Худяковым, О.И. Бедриной, А.В. Митусовым (2003).

Участок «Данки» (рис. 2,г) представляет теодолитный ход длинной 1500 м, пересекающий три притальвеговые области в лесном сообществе под углом примерно 45о. Такое направление  профиля позволяет отслеживать два механизма аккумуляции одновременно. Он заложен совместно с ВНИИЦ лесресурс (Отчет…, 1999). Почвы участка меняются от дерново-подзолистых до аккумулятивных в притальвеговых областях.

2.2 Методология и методы исследований

Теоретические, экспериментальные и полевые исследования объединены потоковой методологией строения агроландшафта и его элементов. Основой и главным принципом данной методологии является физическое движение почвенно-геологических тел сверху вниз под действием силы гравитации и преобразование их вещества и энергии в этом процессе, и возможность отображения его на карте. При этом изменяется и логика полевых исследований. Главным становится не стремление определить тип, подтип, род или вид почвы, а проследить по направлению движения потоковой структуры преобразование биологического, физико-химического и минералогического почвенного вещества в пространстве и во времени. Зная количественные характеристики этих изменений при современном уровне развития агрохимии, мелиорации, растениеводства и т. д. не создает большой проблемы элиминировать их в пространстве и во времени, что является, в нашем представлении, сущностью прецизионного земледелия л

Потоковая методология включает системный подход, теорию фракталов и диссипативных структур, и метод картографического исследования природы, предложенные К.А. Салищевым (1970), А.М. Берлянтом (1980), В.Н. Филатовым (2005) на математической основе Дж. К. Максвелла (1870), Б.П. Вейнберга (1932), П.К. Соболевского (1932). В нашей работе потоковая методология структуры агроландшафта впервые получила обоснованное применение к запросам теории и практики точного земледелия, вместо сравнительно-географических и системных методологий.

2.2.1. Картографический метод пластики рельефа основа потоковой методологии. Метод пластики рельефа базируется на главном принципе распределения почв В.В. Докучаева (1949), где самый крупный класс почв определяется местоположением в рельефе - на водоразделах развиваются нормальные почвы, на склонах – переходные, и в понижениях - наносные. Поэтому традиционное картирование агроландшафтов базируется на горизонталях и их первых производных изолиниях – водоразделы  и тальвеги.

Наш метод основан на изолиниях нулевой плановой кривизны (рис. 3,С -  соединяет красные точки), которые Пущинскими почвоведами названы «морфоизографами». Они геометрически преобразует изолинии равных высот топографических карт в изолинии равной кривизны. Это позволяет выделить на количественной основе «долины» - вогнутости и «наддолины» - повышения (рис. 3).

Рис. 3. Технология создания потоковой модели ландшафта: А – рисунок рельефа; В - изображение рельефа горизонталями 1-6; С - пластика рельефа, морфоизографой отделены  поток (закрашен) от вогнутостей; D – поток в объемном изображении и его элементы (R – репеллер, А – аттрактор, b – точка бифуркации, р-р1- плоскость симметрии движения).

Особенность морфоизограф заключается в том, что они с математической точностью выделяют все разнообразие потоковых структур земной поверхности и их элементов (почвы, грунты, растительность и т. д.) при этом континуум горизонталей (рис. 3,В) превращается в дисконтинуум (рис. 3,С,D) агроландшафта. Морфоизографы отделяют наддолины - выпуклости (области дивергенции, расхождения стока) от долин – вогнутостей (области конвергенции, схождения стока).

2.2.2. Полевые экспериментальные исследования. Полевые эксперименты проводились в следующих четырехпольных полевых севооборотах: №1 - черный пар, озимая пшеница, кукуруза, ячмень; №2 - клевер, озимая пшеница, кукуруза, ячмень + клевер: №3 - донник, озимая пшеница, кукуруза, ячмень + донник; №4 - викоовсяная смесь, озимая пшеница, кукуруза, ячмень. В севооборотах применялись следующие системы удобрений: №1 - навоз 10 т/га + сидерат 1,7,5 т/га  + N67,5P60K60; №2 - сидерат 1,75т/га  + N82,5P75K75; №3 – сидерат 1,7т/га  + N71,25P63,75K63,75; №4 - сидерат 1,75т/га  + N71,25P63,75K63,75  в год.. Повторность опыта - четырехкратная. Площадь учетной делянки (поля) - 260 м2. Обработку почвы парового поля севооборота №1 проводили согласно «Научных основ систем земледелия в Орловской области» (1981).

В семипольном полевом севообороте - многолетние травы 1-го г. п.; многолетние травы 2-го г. п.; озимая пшеница; гречиха; люпин на зерно; кукуруза на силос; ячмень + многолетние травы. Изучали 2 вида основной обработки почвы: 1 - вспашка под все культуры на глубину 20-22 см, а под кукурузу на 25-27 см; 2 - поверхностная обработка почвы на глубину 8-10 см + вспашка на 20-22 см после мн. трав и под кукурузу на 25-27см.

На фоне двух обработок почвы испытывали следующие системы удобрений: 1– контроль (без удобрений); 2 – N23,7P20,8K20,8; 3- N43,3P36,9K36,9: 4 – N64,3P53,6K53,6: 5 – N0P0K0 + С2,1т/га + ЗУ0,9 т/га; 6 - N23,7P20,8K20,8 + С2,1т/га + ЗУ0,9 т/га: 7 – N43,3P36,9K36,9 + С2,1т/га + ЗУ0,9 т/га 8 – N64,3P53,6 K53,6 + С2,1т/га + ЗУ0,9 т/га: 9 – N0P0K0  + С1,4т/га + ЗУ2,6т/га: 10 – N23,7P20,8 K20,8 С1,4т/га + ЗУ2,6т/га: 11 – N43,3P36,9K36,9 + С1,4т/га + ЗУ2,6т/га: 12 – N64,3P53,6K53,6 + С1,4т/га + ЗУ2,6т/га: 13 – N0P0K0 + С2,1т/га + ЗУ4,3т/га + Н7,1т/га: 14 – N23,7P20,8K20,8 + С2,1т/га + ЗУ4,3т/га + Н7,1т/га: 15 – N43,3P36,9K36,9 + С2,1т/га + ЗУ4,3т/га + Н7,1т/га: 16 – N64,3P3,6K53,6 + С2,1т/га + ЗУ4,3т/га + Н7,1т/га.

Повторность всех вариантов опыта трехкратная, учетная площадь каждой делянки - 150 м2. В экспериментах применяли зональные технологии возделывания и использовали районированные сорта и гибриды полевых культур. Проводились все сопутствующие наблюдения -  фенология, густота растений, динамика нарастания биомассы, фотосинтетического аппарата и другие показатели. 

Логика прецизионного земледелия требует точечного учета урожая. Поэтому переду сплошной уборкой мы проводили учет урожая по четырем точкам (0,25 м2 каждая), расположенных в непосредственной близости от почвенных разрезов (см. рис. 7,В), что в купе сосставляет физическию точку для изучаемой агроэкосистемы. Затем проводили Учет урожая сплошным способом по Б.А. Доспехову (1985). В почвенных образцах, определяли агрохимические, агрофизические и механические свойства, которые были использованы при  составлении потоковых тематических карт опытного участка. Расчет баланса гумуса и питательных веществ в почвах севооборотов проводились по И.Н. Донских (2004). Анализ энергетический эффективности изучаемых факторов в агроэкосистеме по элементам потоковых структур проводили по общепринятым методикам (Коринец, 1989, 1990; Метод. реком.,1989; Михайличенко, 1995 и др.).

2.2.3. Полевые исследования. DEM на «Глебово» (шаг 16 м) и «Алфертищево» (шаг 1 м) получена нивелированием по квадратам, «Данки» (шаг 10 м) и «ОПС» (шаг 4 м) интерполяцией высот топографических карт масштаба 1:10000 и 1:1000 соответственно. Пробы почв отобраны в 146 точках с известной высотой: на «Алфертищево» и «ОПС» внутри выделенной области (см. рис. 2,б,в) по сетке 4х6 (шаг 2 м) и 7х7 (шаг 8 м) соответственно. На «Глебово» по двум профилям с шагом 16 м (рис. 1,а) и «Данках» в точках с нерегулярным шагом (рис. 2,г). Глубина отбора проб составляла: на «Глебово» – 0-20 см, 20-30 см, 30-50 см, «Алфертищево» – 10-20 см, «Данках» – 0-10, 10-20 см и «ОПС» – 10 см.

В почвенных образцах определяли содержание подвижного фосфора по Кирсанову. Содержание органического углерода (Сорг) в образцах «ОПС» определяли сухим сжиганием в токе кислорода, экспресс - анализатором АН-7529 на кафедре физики и мелиорации почв МГУ, с остальных участков – методом бихроматной окисляемости по Аринушкиной (1970). Влажность почвы определяли методом горячей сушки, гранулометрический состав определяли по Качинскому (Вадюнина, Корчагина, 1973). Обменные катионы вытесняли аммонийным ионом ацетата аммония по Шолленбергу (Хитров, Понизовский, 1990). Содержание обменных Сa2+ и Mg2+ определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре AAS – 303M (пламенный вариант) фирмы Перкин Элмер, а К+ и Na+ на пламенном фотометре Flapho – 4 фирмы Карл-Цейс. Содержание нитратного азота (NO3-) и обменного аммония (NH4+) определяли в воздушно-сухой почве по Кудеярову (1969).

Для описания рельефа земной поверхности использовали расширенную систему МВ общей геоморфометрии (Степанов, Шарый, 1991; Shary, 1995; Shary et al., 2002). Между свойствами почв и МВ рассчитаны ранговые коэффициенты корреляции Спирмана (rs), которые отслеживают любые ненотонные зависимости (Поллард, 1982). Ранговая методика была применена в связи с тем, что МВ существенно отклоняются от нормального распределения частот (Martz, de Jong, 1990). При уровне значимости (Р) больше 0,05 rs не рассматривался. Расчет МВ и статистическая обработка результатов исследований была проведена с помощью аналитической географической информационной системы (ГИС) «Эко», разработанной Р. Shary (2001).

3. Потоковая методология в отображении структуры почв агроландшафтов разного уровня

3.1. Специальные потоковые карты среднего масштаба. Составлены карта пластики рельефа в М 1:200 000. а на ее основе геологическая, гидрогеологическая и почвенная, где показано местоположения изучаемых нами объектов исследования (рис. 4).




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.