Экспериментально-теоретические основы использования потоковой структуры агроэкосистем в прецизионном земледелии
Возможности потоковых тематических средне- и крупномасштабных карт, как базиса для создания прецизионных систем земледелия. Закономерности влияния агротехнических приемов на продуктивность агрофитоценозов, плодородие почв и энергетическую эффективность.
Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
Вид | автореферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 29.01.2018 |
Размер файла | 2,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Таблица 5. Агропроизводственная группировки почв тестового участка «ОПС» на основе потоковой методологии.
Группа |
Элементы потока |
Почвы |
Мощность Апах1, см |
Мощность гумусового слоя (Апах +Апах1+Аhа), см |
Содержание гумуса в Апах, % |
Запасы гумуса в почвенном слое, т/га |
Плотность сложения Апах, г/см3 |
Содержание водопрочных агрегатов, % |
Запасы продуктивной влаги |
Мероприятия по улучшению почв |
|
1 |
Водоразделы, пологие склоны, бессточные понижения |
Несмытые намытые |
8-23 |
50 |
2,14 |
108,0 |
1,0 |
54 |
120 |
Севообороты с много летними травами |
|
2 |
Эрозионные сточные долины |
Смытые |
4-6 |
25 |
1,75 |
66,5 |
1,3 |
22 |
165 |
Сеяные сенокосы |
Так урожайность зерновых на участках разной степени смытости (табл. 5, группа 2) и приуроченных к определенным элементам потоковых структур снижается от 15 до 45% по сравнению с повышениями и намытыми почвами замкнутых понижений Следовательно, потоковую методологию необходимо использовать для агропроизводственной группировки пахотных земель при проектировании точных систем земледелия.
5.2. Связь агрохимических свойств почв с элементами рельефа потоковых структур. На пашне в слое 30-50 см установлена связь органического углерода (Сорг) с максимальной площадью сбора (МСА) (rs = 0,34) и высотой (Z) (rs = - 0,33). Коэффициенты rs показывают монотонное увеличение концентрации Сорг в понижениях (табл. 6). Установлена связь мощности гумусового горизонта на пашне с полной гауссовой кривизной (К) (rs = 0,41), характеризующей геометрическую форму, а не сток
Таблица 6. Коэффициенты корреляции Спирмана между концентрацией Р2О5 и МВ, Глебово, 1997 г.
Слой, см |
Высота, (Z) |
Минимальная кривизна (kmin) |
Максимальная площадь сбора (MCA) |
Максимальная дисперсивная площадь (MDA) |
|
0-20 |
- 51,1 |
* |
47,3 |
- 53,8 |
|
20-30 |
- 52 |
- 34,6 |
48,2 |
- 51,8 |
|
30-50 |
- 42,2 |
* |
* |
- 41,4 |
|
Примечания: *- коэффициент корреляции не существенен на 95% уровне значимости. |
Знак rs пространственного распределения Р2О5 с региональными МВ (табл. 7) указывает увеличение его концентрации в понижениях. Более сложная форма связи характеризуется уравнеиием (1), по которому построен полиномиальный тренд (рис. 8):
У = 0,0026х4 - 0.0765х3 - 0, 6783х2 - 2,0418х + 4,0245 (1)
Р2О5, мг/100г |
Z, м |
Рис. 8. Связь концентрации доступного Р2О5 в слое 0-20 см с высотой (Z), Глебово, 1997. rs = - 0,54. |
Полином (1) указывает на немонотонный вид изменения концентрации Р2О5 с уменьшением высоты Z (рис. 8).
Из всех локальных МВ значимая связь Р2О5 установлена только с kmin в слое 20-30 см (табл. 7), она показывает увеличение доступного фосфора на выраженных килевых понижениях, характеризующих не сток, а геометрические формы. На лугу распределение Р2О5 не изучали, т.к. в ходе химического анализа образцов почвы на этом участке были обнаружены только его следы. Установлены корреляционные связи для обменных катионов с МВ (табл. 8), характеризующими относительное положение точек в рельефе: высота (Z), максимальная площадь сбора (MCA) и максимальная дисперсивная площадь (MDA). Направление связей показывает на увеличение концентрации обменных катионов в пониженных частях пахотного и лугового участков
Таблица 7. Коэффициенты rs Спирмана обменных катионов с региональными МВ, 1997-1998 гг.
Участок |
Обменные катионы, мг-экв/100г |
Слой, см |
Высота (Z) |
Максимальная площадь сбора (MCA) |
Максимальная дисперсивная площадь, (MDA) |
|
Пашня |
Mg++ |
0-20 |
-66,7 |
61,5 |
-60 |
|
Пашня |
Mg++ |
20-30 |
-57,7 |
53,2 |
-55,6 |
|
Пашня |
Mg++ |
30-50 |
* |
* |
* |
|
Луг |
Mg++ |
10- 20 |
* |
* |
-42,5 |
|
Пашня |
Ca++ |
0-20 |
-44,2 |
63,4 |
* |
|
Пашня |
Ca++ |
20-30 |
* |
* |
* |
|
Пашня |
Ca++ |
30-50 |
* |
* |
* |
|
Луг |
Ca++ |
10-20 |
* |
60,1 |
-60,5 |
|
Пашня |
K+ |
0-20 |
-46,7 |
50,3 |
-38,8 |
|
Пашня |
K+ |
20-30 |
-52,2 |
54,1 |
-49,9 |
|
Пашня |
K+ |
30-50 |
* |
* |
* |
|
Пашня |
Na+ |
0-20 |
-50,7 |
50,7 |
-42,7 |
|
Пашня |
Na+ |
20-30 |
-39 |
43,9 |
* |
|
Пашня |
Na+ |
30-50 |
-37,4 |
38,7 |
* |
|
Примечание: *- коэффициент корреляции не существенен на 95% уровне значимости. |
В почвах луга для K+ и нижних слоях пашни горизонтальное распределение обменных катионов, за исключением Na+, не связано с рассматриваемыми МВ (табл. 8), что объясняется особенностями поверхностного стока. Наиболее сильные связи с рассматриваемыми МВ установлены в пахотном слое для двухвалентных обменных катионов (табл. 8) и характеризуются следующими полиномиальными уравнениями (2) для Ca++ и (3) для Mg++.
y = 3E-10x3 - 2E-06x2 + 0,0042x + 11,085 (2)
y = 3E-05x5 + 0,0007x4 + 0,0007x3 - 0,0673x2 - 0,4917x + 1,4491 (3)
Полиномы (2) и (3) показывают нелинейную связь указанных катионов с региональными МВ, их графические изображения показаны на рис. 9 и 10. Распределение иона NH4+ не связано с рассматриваемыми МВ. Связь NO3- обнаружена только с МСА в слоях 20-30 см (rs= 0,46) и 30-50 см. (rs=-0,38). Направление связей в слое 20-30 см указывает, что с увеличением МСА повышается концентрация NO3-,, а в нижележащем слое 30-50 см связь с данной МВ противоположна. Это объясняется потерей слоем 30-50 см NO3 - за счет увеличения интенсивности нисходящей миграции его- в точках, имеющих большие значения МСА.
Са++, мг-экв/100г |
МСА, м2 |
Рис. 9. Связь концентрации обменного Ca++ в слое 0-20 см с МСА (Глебово, 1997 г.), rs = 63,4 |
|
Mg++, мг-экв/100г |
Z, м |
Рис.10. Связь концентрации обменного Mg++ в слое 0-20 см с Z (Глебово, 1997), rs = - 66,7. |
На пахотном участке малого характерного размера обнаружены выраженные максимумы концентрации Р2О5 (рис. 8) и Mg++ (рис. 10). Первый приурочен к вогнутым отрогам нижних частей склонов (понижениям). Максимальные значения Р2О5 в 1/5 раза, а Mg++ в 1/3 выше средних показателей пахотного слоя 0-20 см и вызваны аккумуляцией вещества. Второй максимум (рис. 8, 10) приурочен к верхней части склона. Для Р2О5 он обнаружен в 3-х точках, а Mg++ только в одной. Форма поверхности в этих точках не способна аккумулировать вещественный сток. Поэтому можно предположить, что второй максимум обусловлен пространственной неоднородностью почвообразующих пород, которые в этих точках ближе к поверхности за счет смыва верхнего слоя пашни. На участке среднего характерного размера «Данки» также установлена немонотонность распределения вещества почвы (Са++ и Mg++) по склонам потоков. Немонотонность распределения вещества по склону может приводить к увеличению или к уменьшению его концентрации в зависимости от положения точек в потоковых структурах. На пашне установлена связь между полной аккумуляционной кривизной (KA) и Са++ (слой 0-20 см), которая показывает увеличение концентрации Са++ в зонах действия только одного механизм аккумуляции (табл. 8). Однако связь с KA не позволяет установить, какой именно.
Табл. 8. Коэффициенты rs Спирмана обменных катионов с локальными МВ 1-го и 2-го механизмов аккумуляции, 1997-1998 гг.
Участок |
Слой, см |
Катионы |
kh |
kv |
E |
KA |
|
Луг |
10-20 |
Ca++ |
-58,7 |
* |
51,6 |
* |
|
Пашня |
0-20 |
Ca++ |
-75,1 |
* |
65,9 |
-41,4 |
|
Пашня |
20-30 |
Ca++ |
-34,1 |
* |
* |
* |
|
Пашня |
30-50 |
Ca++ |
* |
* |
* |
* |
|
Луг |
10-20 |
K+ |
* |
-55,4 |
* |
* |
|
Пашня |
0-20 |
K+ |
-40,7 |
* |
45,3 |
* |
|
Пашня |
20-30 |
K+ |
-32,5 |
* |
36,4 |
* |
|
Пашня |
30-50 |
K+ |
* |
* |
* |
* |
|
Луг |
10-20 |
Mg++ |
* |
* |
* |
* |
|
Пашня |
0-20 |
Mg++ |
* |
* |
34,1 |
* |
|
Пашня |
20-30 |
Mg++ |
* |
* |
* |
* |
|
Пашня |
30-50 |
Mg++ |
* |
* |
* |
* |
|
Пашня |
0-20 |
Na+ |
-33,4 |
* |
* |
* |
|
Пашня |
20-30 |
Na+ |
* |
* |
* |
* |
|
Пашня |
30-50 |
Na+ |
-35,1 |
* |
37,5 |
* |
Монотонная зависимость Ca++ от kh, установленная на обоих участках в верхних слоях почвы, и отсутствие значимой связи с kv, указывает на приуроченность зоны аккумуляции к нижним частям вогнутых отрогов. На пашне связь K+ и Na+ с kh имеет тоже направление (табл. 9).
Установлена положительная связь обменных катионов с разностной кривизной (E), а на лугу только для Ca++.. Она указывает, что концентрация данных катионов выше в точках, где 1-ый механизм аккумуляции преобладает над 2-м. Для K+ установлена связь только на лугу с kv, что в настоящее время пока трудно объяснить. Направление связей NO3-, в слоях 20-30 и 30-50 см с kh (rs = - 0,63 и 0,55 соответственно), с E (rs = 0,66 и - 0,49 соответственно), с khе (rs = - 0,71 и 0,52 соответственно) противоречиво, что не позволяет определить приоритетный на его горизонтальное распределение.
На пашне распределение NH4+ обусловлено только вторым механизмом аккумуляции kv (rs = 0,44) и только в пахотном слое. Это указывает на увеличение концентрации NH4+ на повышениях, что может быть связано с водно-воздушным режимом почв данных элементов потоковых структур.
Анализ образцов почв на лугу показал следы NH4+ и NO3-и они были исключены из статистической обработки на данной территории.
На пашне и луговом участке не обнаружено значимых корреляционных связей K+ и Mg++ с характеристиками геометрических форм земной поверхности, как и в нижних слоях почвы на пашне для Ca++ . Однако существенная связь Ca++ установлена в верхних слоях почвы на обоих участках. Противоположным образом ведет Na+, для которо uо установлены связи в более глубоких слоях почвы.
Таблица 9. Коэффициенты rs Спирмана обменных ионов с локальными МВ, характеризующими геометрические формы земной поверхности, Глебово, 1997 г.
Слой, см |
Катионы |
kmax |
kmin |
H |
M |
|
0-20 |
Ca++ |
-66 |
* |
-67 |
-59 |
|
20-30 |
Ca++ |
* |
* |
* |
* |
|
30-50 |
Ca++ |
* |
* |
* |
* |
|
10-20 |
2Ca++ |
-52 |
-57 |
-58 |
* |
|
0-20 |
Na+ |
* |
* |
* |
* |
|
20-30 |
Na+ |
* |
* |
-33 |
-33 |
|
30-50 |
Na+ |
-34 |
* |
-37 |
-33 |
|
0-20 |
NO3- |
* |
* |
* |
* |
|
20-30 |
NO3- |
-56 |
* |
-54 |
-54 |
|
30-50 |
NO3- |
56,1 |
* |
56,9 |
54,3 |
Примечание: * - rs не существенен на 95% уровне значимости.
Увеличение концентрации Ca++ и Na+ обусловлено средней кривизной (H), и она повышается в точках с отрицательными значениями данной МВ (табл. 9). Это подтверждает связь указанных катионов с kmin (табл. 9) - их концентрация снижается с ростом выраженности гребневых форм земной поверхности. На пашне NO3- связан с теми же МВ, что и обменные катионы за исключением слоя 30-50 см (табл. 9). В пахотном слое для NO3- значимых связей с МВ не установлено. Ион NH4+ связан со средней кривизной (H) в слое 20-30 см (rs = 0,35). Направление этой связи противоположно обменным катионам и показывает увеличение концентрации NH4+.в зонах, где Н положительная.
Возможность объективно интерпретировать зависимость Ca++, Na+ и NO3- от сферичности (М) на пашне появится после дальнейших исследований. На пашне и лугу установлена монотонная связь концентрации обменных катионов и NO3-с характеристиками линии тока в плане: полной кольцевой кривизны (KR) и ротором (rot). Концентрация Ca++ увеличивается в точках, где линии тока отклоняются влево (против часовой стрелки), а Mg++, где линии тока отклоняются вправо (против часовой стрелки).
5.3. Связь внутрипочвенного стока с геометрическими формами рельефа. На участке малого характерного размера Алфертищево с хорошо выраженными килевыми и гребневыми формами рельефа со средней крутизной 28о распределение влаги и мелкодисперсной фракции в почве теснее связано с геометрическими формами, чем с характеристиками поверхностного стока. Это вызвано спецификой истории развития рельефо- и почвообразования на подобных участках. Рассмотрим схематичный фрагмент участка (рис. 11,а). Допустим, что в процессе рельефообразования участок повернулся в пространстве, как целое относительно продольной оси (рис. 11,в). Так, до поворота положение тальвега характеризовалось наименьшим значением kmin; (рис. 11,а), а после поворота в течение некоторого времени эта МВ будет оставаться наименьшей не в новом, а в старом тальвеге, что и позволяет отследить местонахождение последнего.
Рис. 11. Механизм памяти почв: а - участок земной поверхности до поворота вокруг тальвега; б - участок земной поверхности после поворота; 1 - старое положение тальвега, 2 - новое положение тальвега. |
Положение нового тальвега можно определить с помощью горизонтальной кривизны. С другой стороны, вещественный состав почв старого и нового тальвега изменится не сразу, как бы запаздывая за изменениями в почвообразовательном процессе. Это приводит к формированию в подобных условиях механизма памяти в системе почва-рельеф (основа потоковой методологни), который позволяет на основании морфометрического анализа геометрических характеристик земной поверхности восстановить историю некоторых аспектов процессов почвообразования, с одной стороны, и на основе анализа пространственного распределения ряда характеристик почв восстановить исторические аспекты изменения рельефа, с другой.
Теоретический анализ этой ситуации для подобных участков показал, что при действии данного механизма памяти в почвах гидрологические характеристики должны наиболее сильно коррелировать с kmin, а затем с H и kh (Mitusov, Shary, 2001). Например, отрицательная корреляция влажности с kmin означала бы, что влажность статистически выше в области старого тальвега, где при наличии этого вида памяти в почвах ожидались бы наибольшие изменения их свойств почв и в то же время kmin принимает наименьшие значения, что и было подтверждено экспериментально. Так, в ходе исследований установлено, что влажность в слое 15-20 см теснее всего связана с геометрическими формами земной поверхности kmin (rs = -0,72 при Р<0,0001, рис. 67), и только затем с одной из морфометрических предпосылок стока kh (rs = -,64 при Р<0,001). Аналогичный результат в слое 10-20 см получен с kmin для мелкодисперсной (<5мкм) фракции почвы, в которую входят ил и мелкая пыль (rs = - 0,60 при Р<0,001) м с kv (rs = -0,59 при Р<0,001). Как правило, подобные участки характеризуются экстремальными значениями МВ и заняты овражно-балочным комплексом
5,4, Связь свойств пахотных земель на разной глубине с рельефом. На пахотном участке «Глебово» установлено, что с увеличением глубины слоя почвы снижается влияние стока на пространственное в плане распределение Р2О5 (табл. 7), Mg++ (табл. 8) и Ca++ (табл.9). Наиболее наглядно данная закономерность прослеживается на примере корреляционной связи Ca++ с kh (рис. 12).
rs (Ca++/kh), % |
Глубина, см |
Рис. 12. Изменение тесноты связи обменного Ca++ с горизонтальной кривизной (kh) в зависимости от глубины почвенного слоя, rs взят с обратным знаком, Условные обозначения: пунктирная линия соответствует 95% доверительному интервалу. |
Более сложная связь с морфометрическими предпосылками стока обнаружена для K+ и Na+. Корреляция K+ с МВ, характеризующими сток локально (табл. 9), изменяется в соответствии с вышеизложенной тенденцией. Однако, с региональными МВ (табл. 7) прослеживается увеличение тесноты связи с глубиной, т. е. тенденция противоположная. Для Na+ корреляция с региональными МВ (MCA и Z) уменьшается в нижних слоях, по сравнении с верхними (табл. 7). Однако, с локальной МВ (kh) корреляции теснее для нижних слоев. Установленные тенденции для K+ и Na+ можно объяснить свойствами самих катионов, и различиями между региональными и локальными МВ. Однако определить доминирующую причину такого их поведения, связанную с вышеуказанными характеристиками почв пока не удается.
В пахотном слое (0-20 см) достоверных связей иона с МВ не обнаружено (табл. 10), что объясняется более сильным, по сравнению с рельефом, влиянием на данную форму азота неучтенных факторов (биота, обработка почвы, удобрения и т. д.). С увеличением глубины теснота связи NO3- со всеми морфометрическими предпосылками стока уменьшается (табл. 10). Коэффициент rs морфометрических характеристик геометрических форм наоборот больше в нижележащих слоях по сравнению с вышележащими. Наиболее наглядно данная закономерность прослеживается на примере корреляции NO3- с kh (рис. 12). При этом, в слое 20-30 см для NO3- две наиболее тесные связи установлены с характеристиками стока, а в слое 30-50 см две наиболее тесные связи установлены с характеристиками геометрических форм.
Таблица 10. Изменение коэффициентов rs Спирмана и их уровней значимости Р между NO3- и МВ в зависимости от глубины, «Глебово», 1997 г.
Морфометрические величины1 |
Слой, 0-20 см, rs |
Слой 20-30 см |
Слой 30-50 см |
|||
rs |
Р |
rs |
Р |
|||
Морфометрические предпосылки поверхностного стока |
||||||
Горизонтальная кривизна (kh) |
* |
-0,63 |
0,0001 |
0,55 |
0,001 |
|
Разностная кривизна (E) |
* |
0,66 |
0,0001 |
-0,49 |
0,01 |
|
Горизонтальная избыточная кривизна (khe) |
* |
-0,71 |
0,00001 |
0,52 |
0,001 |
|
Ротор (rot) |
* |
-0,47 |
0,01 |
0,41 |
0.01 |
|
Полная кольцевая кривизна (KR) |
* |
-0,39 |
0,05 |
* |
||
Максимальная площадь сбора (MCA) |
* |
0,46 |
0,01 |
-0,38 |
0,05 |
|
Характеристики геометрических форм земной поверхности |
||||||
Максимальная кривизна (kmax) |
* |
-0,56 |
0,001 |
0,56 |
0,001 |
|
Средняя кривизна (H) |
* |
-0,54 |
0,001 |
0,57 |
0,001 |
|
Несферичность (M) |
* |
-0,54 |
0,001 |
0,54 |
0,001 |
|
Примечание: *- rs не существенен на 95% уровне значимости. |
Таким образом, с увеличением глубины, по мере снижения влияния на почвенный покров орографических факторов, связанных с векторным полем, возрастает влияние геометрических форм земной поверхности. В ряде случаев именно характеристики геометрических форм оказываются единственными из локальных МВ, с которыми на достоверном уровне коррелирует пространственное распределение почвенных характеристик, таких как подвижный фосфор или мощность гумусового горизонта.
ВЫВОДЫ
1. Создание прецизионных систем земледелия невозможно без точных знаний структуры почвенного покрова и его картографического отображения, основанных на разработках с нашим участием, потоковой методологии (пластики рельефа) Пущинской почвенной школы (Волобуев, Ковда, Степанов и др.).
2. Преимущество потоковой методологии в том, что с помощью морфоизограф горизонтали топографических карт математическими методами трансформируются в потоки (относительные повышения) и подложку (поверхность движения потоков), в результате чего получаем производную карту четырехмерных потоковых структур, которая является основой для специальных тематических агроландшафтных карт (почвенные, мелиоративные, агрохимические и т. д.).
3. Потоковая методология в полном объеме удовлетворяет главному принципу классификации почв В.В.Докучаева: нормальные почвы приурочены к повышениям, наносные - к понижениям, а между ними залегают переходные на склонах. К середине ХХ века почвоведами принцип нормальности в классификации был заменен представлениями Веселовского и Чаславского, что привело к однородности и изотропности почвенных контуров при отображении их на картах.
4. Потоковая методология более объективно отражает процесс трансформации почвенного вещества при его миграции по элементам потоковых структур (репеллер - зона бифуркации - аттрактор), а также взаимодействие между ними.
5. Установлено, что при интерпретации продуктивности четырехпольных севооборотов (учхоз «Лавровский», 1985-1989 гг.) на основе существующей методологии она зависит от состава культур: максимальную продуктивность 59,3 ц/га КПЕ обеспечивает севооборот с включением донника и наименьшую - 45,9 ц/га КПЕ с черным паром. Севообороты с клевером и викоовсяной смесью обеспечили продуктивность 52,9 и 47,5 ц/га КПЕ соответственно. Оценка на основе потоковой методологии показала, что самый высокий элиминирующий эффект продуктивности по элементам потоковых структур обеспечивает четырехпольный севооборот с черным паром - В = 80,9%, тогда как с донником В равен 78.4%, с клевером - В = 74,6% и с викоовсяной смесью - В = 72,1%.
6. Без удобрений комбинированная обработка (поверхностная + 2 вспашки) повышает продуктивность семипольного севооборота на 1,2%, а ее выравненность (В) по элементам потоковых структур всего на 0,1% за ротацию по сравнению со вспашкой, Минеральные системы удобрений (N450P375K375) на фоне вспашка увеличивают продуктивность на 0,3% и выравненность на 0,1% по сравнению с комбинированной. Внесение С15 т/га + ЗУ30т/га + Н50т/га повышает эффективность комбинированной обработки на 1,9% и снижает коэффициент В на 0,2% по сравнению со вспашкой. Вспашка на фоне N450P375K375 + С15т/га + ЗУ30т/га + Н50т/га обеспечивает продуктивность на 1,3% и коэффициент В на 0,1% выше по сравнению с комбинированной обработкой.
7. За ротацию семипольного севооборота минеральная (N450P375K375), органно-минеральная (N450P375K375 + С15т/га + ЗУ30т/га + Н50т/га ) и органическая .( N0P0K0 + С15т/га + ЗУ30т/га + Н50т/га) системы удобрений повышают продуктивность на 30,7, 58,9 и 13,2% соответственно по сравнению с контролем. При этом коэффициент выравненности (В) увеличивается на 1,1, 4,2 и 3,1% соответственно.
8. Отрицательный баланс азота почв севооборотов получен на всех вариантах наших экспериментов. Положительный баланс Р2О5 обеспечил только четырехпольный севооборот с черным паром, а гумуса севообороты с внесением навоза. Показатели выравненности (В) баланса питательных веществ и гумуса по элементам потоковых структур соответствуют таковым значениям продуктивности севооборотов.
9. Энергетическая эффективность четырехпольных севооборотов обусловлена составом культур в убывающем порядке: с донником - Кээ = 3, с клевером - Кээ = 3,02, с паром - Кээ = 2,80 и с викоовсяной смесью - Кээ = 2,52. В семипольном севообороте комбинированная обработка (Кээ = 3,74) эффективнее вспашки (Кээ = 3,45). Минеральные удобрения на фоне комбинированной обработки обеспечивают Кээ = 2,80, а на вспашке - Кээ = 2,68. Солома + сидерат повышают Кээ на комбинированной обработке, а с внесением навоза он снижается по сравнению со вспашкой. Органическая система обеспечивает самые высокие показатели Кээ. Эффективность органно-минеральной системы удобрений не зависит от основной обработки почвы и имеет более низкие показатели, чем органическая. С позиций потоковой методологии коэффициент выравненности (В) для четырехпольных севооборотов располагается в убывающем порядке: черный пар, донник, клевер, викоовсяная смесь. Виды основной обработки почвы семипольного севооборота не оказывают существенного влияния на показатель В. Изменения его от системы удобрений полностью соответствуют варьированию Кээ, а при увеличении норм минеральных удобрений он приобретает противоположную направленность.
10. На пашне в слое 0-30 см пространственное распределение Сорг не связано с рельефом, а в слое 30-50 см его концентрация увеличивается вниз по склону потоковых структур. Аналогично изменяется концентрация доступного Р2О5 в слое 0-50 см и обменного К+ в слое 0-30 см. Увеличение концентрации по склону обменных Са++ и Mg++ в слое 0-20 см установлено на пашне и на лугу.
11. Формы земной поверхности определяют немонотонность распределения вещества по склону. Более сильно это проявляется на участках среднего характерного размера, чем на малых. Поэтому концентрации веществ в почве могут возрастать или убывать вниз по склону в зависимости от относительного положения участка на элементах потоковых структур.
12. На луговом участке с хорошо выраженными параллельными гребневыми и килевыми формами пространственное распределение влаги и фракции почвы <5 мкм (ил + мелкая пыль) теснее коррелируют с геометрическими формами, чем с морфометрическими предпосылками поверхностного стока, что совпадает с результатами предсказанными ранее теоретически (память почва - рельеф) для аналогичных участков.
13. Потоковая методология способствует развитию всех составных частей точного земледелия (мелиорация, агроэкологическая и агропроизводственная группировка почв, землеустройство и т. д.). Проведенные нами исследования являются методологической основой для научных разработок и проектирования прецизионных систем земледелия
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Научно-исследовательским и проектным учреждениям, опытным станциям и сельхозпредприятиям растениеводческого профиля, для создания точных систем земледелия в Лесостепной зоне РФ предлагается использовать потоковую методологию структуры агроландшафтов.
2. Для ее использования необходимо обновить картографический материал на основе пластики рельефа в масштабах 1:10000 и 1:25000.
3. В связи с тем, что фактические материалы (экспериментальные, почвенные, агрохимические, мелиоративные и др.) были сделаны по существующей (уравнительной) методологии и не в полном объеме удовлетворяют запросам точных систем земледелия, необходимо провести их интерпретацию на основе потоковой методологии.
4. При проектировании точных систем земледелия на основе потоковой методологии рекомендуется использовать количественные закономерности пространственного распределения свойств почв с МВ рельефа потоковых структур, что значительно повысит точность дифференциации технологических приемов возделывания для пространственного элиминирования агрофитоценозов.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Монографии и учебные пособия
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Саранин Е.К. …. Основы биологизации и сертификации земледелия.: Орловская городская типография. - Орел, 1999. - 210 с.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Саранин Е.К. и др Биологические основы земледелия. /Учебное пособие. Рекомендовано учебно-методическим объединением высших учебных заведений Российской Федерации по агрономическому образованию для студентов по специальности 31.02.00 «Агрономия». - Орел: ОрелГАУ. 2001. - 226 с.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Наумкина Л.А. и др. Агроэкологические основы технологий полевых культур. /Учебное пособие.: Изд-во ОрелГАУ. - Орел, 2001. - 68 с.
Лопачев Н.А. Влияние рельефа на формирование почв агроландшафтов Среднерусской возвышенности. /Монография, «Экологические и технологические основы растениеводства»: Том 1, глава 2.: - Белгород: БелГСХА, 2005. - С. 21-61.
Лопачев Н.А. Потоково-энергетическая структура почвенного покрова и его морфометрия - основа создания точных систем земледелия. /Монография «Эколого-экономические и технологические основы растениеводства», глава 2. - Белгород: БелГСХА, 2007. - С 26-58.
Методические руководства и рекомендации
Анисимов И.Г., Бордунов А.А., Деева Н.Ф., Камалов Л.Ф., Лопачев Н.А. …. . Методика составления серии тематических среднемасштабных карт «Природно-мелиоративная и сельскохозяйственная оценка срединного региона СССР» (макет). Под руководством и при участии И.Н. Степанова. /Материалы Всесоюзной конференции «Оценка природно-мелиоративных условий и прогноз их изменений»: ИАП АН СССР. - Пущино, 1977. - С. 23-93.
Конобеев В.Н., Лопачев Н.А., Коломейченко В.В. … . Рекомендации по интенсивной технологии возделывания кукурузы. - Орел. -1989. - 21 с.
Лопачев Н.А., Наумкин В.Н., Скворцов В.И. … . Возделывание кукурузы в Орловской области. Орел, 1998. - 56 с.
Лопачев Н.А. Кукуруза. /Организация агрохозяйственной и финансово-правовой деятельности крестьянских (фермерских) хозяйств. Справочное пособие (под ред. профессоров Парахина Н.В., Яшина И.С., Воропаева А.И.).: Орелиздат, 1999. - С. 76-78.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Лысенко Н.Н., Петров В.А. Практическое руководство по защите садов и огородов биологическими методами.: Изд-во Труд. - Орел, 1999. - 48 с.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Мельник А.Ф. и др. Агроэкологические основы адаптивных, ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур. /Методическое руководство.: ОрелГАУ. - Орел, 2000. - 25 с.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Мельник А.Ф., … .Разработка адаптивных, ресурсосберегающих технологий возделывания полевых культур. /Методические указания.: Изд-во ОрелГАУ. - Орел, 2001. - 38 с.
Лопачев Н.А. Производство кукурузы на силос и зерно в Орловской области (рекомендации). Изд-во ОрелГАУ, 2006. 3
Патенты и изобретения
Макаров А.Д., Лопачев Н.А. Способ повышения белка в зеленой массе сельскохозяйственных культур. /Патент на изобретение №2047293 по заявке в Роспатент от 25.12.91, зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10 ноября 1995 г.- 12 с.
Наумкин В.Н., Глазова З.И., Лопачев Н.А., Стебаков В.А., Воробьев И.И.. Способ обогащения почвы при возделывании сельскохозяйственных культур. /Патент на изобретение № 2172087. зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 10 сентября 2001 г. М. 2001. - С. 1-8.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А. Стебаков В.А., Глазова З.И., Воробьев И.И Способ обогащения почвы при возделывании сельскохозяйственных культур. /Патент на изобретение № 2173310. :зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10 сентября 2001 г. - М. - 2001. - С. 1-8.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А. Стебаков В.А.и др. Заявка №2000105131 (приоритет 07.03.2000) на изобретение «Способ обогащения почвы при возделывании сельскохозяйственных культур».(27 марта 2002 года принято положительное решение на выдачу патента по заявке №2000105131).
Научные сборники и журналы
Лопачев Н.А. Способы возделывания многолетних бобовых трав на зеленую массу и семена в центральной зоне Орловской области. /Сборник научных трудов «Пути интенсификации возделывания технических и комовых культур в Центрально-черноземной зоне РСФСР». - Воронеж. - 1988. - С. 57- 63.
Лопачев Н.А., Яшин И.С. Опыт работы научно-производственной системы «Кукуруза» Орловского сельскохозяйственного института. //Высшая с.х. школа «Интеграция науки с производством». - М. - 1989. - 14-18.
Лопачев Н.А., Митусов А.В.. Приемы снижения энергозатрат и биологизация земледелия. /Материалы научно-практической конференции: Агропромышленный комплекс России в период глубокого реформирования: Актуальные проблемы и пути их решения. Орел. - 1997. - С. 15-16.
Митусоа А.В., Брусенцов С.А., Лопачев Н.А., Степанов И.Н. Проект карты потоковых структур для оценки почвенных ресурсов Орловской области. - Информационный лист № 209-97. - Орел: Орловский ЦНТИ, - 1997. - 2 с.
Лопачев Н.А., Хлопяникова Г.В., Погонышева Д.А., Хлопяников А.М. Прогнозирование урожайности кормовых культур. //Кормопроизводство. - 1998. - №11. - С, 2-3.
Лопачев Н.А., Наумкин В.Н., Петров В.А. и др. Агроэкологические аспекты совершенствования технологии возделывания ячменя. //Агро 21..- 1998. - №12. - С. 18-19.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Хлопяникова Г.В.,. Погонышева Д.А., Хлопяников А.М. Связь агротехнических и экологических показателей при возделывании кукурузы на зеленую массу. //Кукуруза и сорго. - 1998. - №4. - С. 2-3.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Наумкина Л.А., Хлопяникова Г.В. Биологизированные севообороты - основа современных систем земледелия. //Земледелие. - 1998. - №5. - С. 16.
Наумкин В.Н., Наумкина Л.А., Лопачев Н.А., Петров В.А. Хлопяников.А.М. Агроэнергетическая эффективность выращивания кормовых культур в звене севооборота с многолетними бобовыми травами. /Роль адаптивной интенсификации земледелия в повышении эффективности аграрного производства. - Жодино. - 1998. - С. 47-50.
Лопачев Н.А. Энергетика биогеоценозов. //Достижения науки и техники АПК. - 1999. №1. - С. 13-16.
Лопачев Н.А., Хлопяников А.М., Кондрашов А.Л. Физиологические основы густоты стояния посевов кукурузы. /Физиология растений - основа рационального земледелия. РАСХН. - М. - 1999. - С. 83-85.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Петров В. А. Севообороты биологизированных систем земледелия. //Достижения науки и техники АПК. - 1999. - №4. - С. 17-18.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Зверев В.А. Интегрированная система защиты растений. //Достижения науки и техники АПК. - 1999. - №5. - С. 13-16.
Наумкина Л.А., Лопачев Н.А., Дубов А.Б. Продуктивность экологических технологий возделывания кукурузы. //Кукуруза и сорго. - 1999. - № 6 - С. 6-8.
Лопачев Н.А. Продуктивность полевых севооборотов с бобовыми травами. /Материалы международной научной конференции, приуроченной к 35-летию ВНИИ зернобобовых и крупяных культур «Биологический и экономический потенциал зернобобовых, крупяных культур и пути его реализации».:Орел, 1999. - С. 159-162.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А, Мурахтанов Е.С., Кочегарова Н.Л. Сельскохозяйственное производство в условиях радиоактивного загрязнения почв. //Достижения науки и техники АПК. - 1999, № 10. - С. 10-13.
Лопачев Н.А., Наумкин В.Н. О биологизации земледелия. //Земледелие. - 1999. - № 6. - С. 16-17.
Наумкин В.Н., Наумкина Л.А., Лопачев Н.А., Дубов А.Б. Адаптивная энергосберегающая технология возделывания кукурузы в Орловской области. //Кукуруза и сорго. - 2000, №3. - С. 3-5.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Титова Е.М. Технология и продуктивность ячменя. //Агрохимический вестник. - 2000, №2. - С. 33-34.
Лопачев Н.А. Эффективность технологий возделывания полевых культур на темно-серых лесных почвах Орловской области. //Достижения науки и техники АПК. - 2000 - №11. - С. 13-15.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Игнатова Г.А., Басов Ю.В. Распределение тяжелых металлов в темно-серой лесной почве. //Достижения науки и техники АПК. - 2000, №12. - С. 8-9.
Наумкин В.Н., Лопачев Н.А., Л.А. Наумкина, Мельник А.Ф., Е.М. Титова, А.Б. Дубов. Плодородие почвы, урожайность и качество продукции при биологизации земледелия. /Бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения имени Д.Н. Прянишникова (ВИУА). :М. - 2001, №114. - С. 135.
Лопачев Н.А,. Наумкин В.Н., Наумкин А.В, Технологии и системы земледелия лесостепи России. //Достижения науки и техники АПК. - 2001, №2. - С. 19-27.
Лопачев Н.А., Титова Е.М.,. Наумкин В.Н., Пряжников А.В., Брусенцов И.И. Урожайность и качество ячменя при разных способах его возделывания. //Агро ХХ1 - 2001. - №4. - С. 20-21.
Лопачев Н.А., Митусов А.В., Снакин В.В. Влияние рельефа на формирование почв агроландшафта юга Московской области. /Экологические основы повышения устойчивости и продуктивности агроландшафтных систем. Сборник научных трудов под общей редакцией член-корреспондента РАСХН Н.В. Парахина. - ОрелГАУ. - 2001. - С. 112-130.
Наумкина Л.А., Лопачев Н.А., Дубов А.Б., Пряжников А.В. Безгербицидные технологии возделывания кукурузы на силос. //Кормопроизводство. - 2001. - №7. - С. 25-27.
Лопачев Н.А., Титова Е.М., Яцина Н.В., Наумкин А. В. Новое в агротехнике ячменя. //Земледелие. - 2001. - №4. - С. 10-11.
Лопачев Н.А., Митусов А.В., Снакин В.В. Влияние рельефа на формирование почв агроландшафта юга Московской области. //Экологические основы повышения продуктивности и устойчивости агроландшафтных систем: Сборник научных трудов. - Орел: ОрелГАУ, 2001. - С. 112-130.
Лопачев Н.А., Наумкина Л.А, Наумкин В.Н., Пряжников А.В. Возделывание многолетних трав на темно-серых лесных почвах. //Кормопроизводство. - №10. - 2001. - С. 16-18.
Лопачев Н. А., Наумкин В. Н. Энергетика агроценозов и системы земледелия. /Современные проблемы использования почв и повышения эффективности удобрений. Международная научно-практическая конференция.: Беларусь,- Горки. БГСХА, 2002. - С. 87-89.
Коноплев Ю.И., Пряжников А.В., Лопачев Н.А., Коломейченко В.В. Адаптивные технологии в кормопроизводстве. //Кормопроизводство, 2002. - №9. - С. 22-23.
Лопачев Н.А., Макаров А.Д. Гречиха и калий. //Земледелие. - 2003. - № 2. - С. 27.
Лопачев Н.А., Мельник А.Ф., Домаев С.И. Основы высоких урожаев озимой пшеницы. //Земледелие. - №5. - 2003. - С. 32-33.
Лопачев Н.А. Почва - планетарная система. //Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их развития: Материалы международной научно-производственной конференции. - Белгород: БелГСХА, 2003. - С. 34-35.
Лопачев Н.А., Дубов А.Б. Эффективность технологий кукурузы на силос лесостепной зоны России. //Кормопроизводство. - 2004. - №4. - С. 14-18.
Лопачев Н.А. Основания недокучаевского почвоведения в книге И.Н. Степанова «Пространство и время в науке о почвах, Недокучаевское почвоведение». //Экология ЦЧО РФ, 2005. - №1 (14). - С. 58-60.
Лопачев Н.А. Структура почвенного покрова - основа точных систем земледелия. //Вестник ОрелГАУ. - Орел, 2006. - № 2-3. - С. 89-92.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Пути воспроизводства и основные источники пополнения органического вещества лесных почв. Влияние известкования на плодородие почв. Основные составляющие продуктивности агрофитоценозов. Влияние компостов и извести на агрохимические показатели почвы.
дипломная работа [241,6 K], добавлен 13.02.2013Плодородие – важнейшее свойство почвы, его виды. Свойства почв тяжелого и легкого гранулометрического состава. Роль растений, бактерий, грибов и актиномицетов в образовании гумуса. Классификация, свойства и повышение плодородия дерново-подзолистых почв.
контрольная работа [28,7 K], добавлен 25.10.2014Генезис, свойства и морфология почв. Значение органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений. Факторы, определяющие биопродуктивность агроэкосистем. Содержание, запасы и состав гумуса как показатели почвенного плодородия.
курсовая работа [157,3 K], добавлен 20.01.2012Биоэнергетическая оценка эффективности ресурсосберегающих технологий в системе земледелия для обеспечения повышения почвенного плодородия и развития экологически безопасных агроэкосистем. Формирование севооборотов, расчет урожайности и доз удобрений.
курсовая работа [50,9 K], добавлен 01.09.2010Характеристика природных условий почвообразования. Влияние почвообразующих пород на характер почвообразования и на свойства почв. Агропроизводственная характеристика пахотных почв и разработка приемов их рационального использования и повышения плодородия.
курсовая работа [312,8 K], добавлен 12.11.2014Основной источник тепла в почве. Исследование влияния оптимальной, минимальной, максимальной температуры воздуха на развитие растений. Изучение агротехнических, агромелиоративных и агрометеорологических приемов регулирования теплового режима почв.
презентация [3,4 M], добавлен 24.09.2015Выявление влияния плодородия дерново-подзолистых почв на ее нитрификационную способность. Определение агрохимических свойств дерново-подзолистых почв и расчет индекса окультуренности почв. Анализ влияния плодородия на содержание NPK в зерне и соломе.
курсовая работа [51,8 K], добавлен 09.12.2013Характеристика почвы - рыхлого, поверхностного слоя земной коры, обладающего плодородием. Содержание гумуса, характерное для различных типов почв. Взаимосвязь почв, растительности и климата. Свойства почв: плодородие, кислотность, структурность.
презентация [4,0 M], добавлен 07.12.2015Зональные типы земель - для земледелия, животноводства, лесного хозяйства. Категории пригодности земель. Экономическое плодородие. Капитальные вложения в сельское хозяйство. Себестоимость сельхозпродукции. Понятие, виды структуры по элементам затрат.
реферат [15,9 K], добавлен 03.02.2009Факторы и процессы почвообразования, структура почвенного покрова объекта исследований, основные типы почв. Детальная характеристика почвенных контуров, их соотношение на исследуемой территории. Оценка плодородия почв и его лесоводческое значение.
курсовая работа [93,1 K], добавлен 12.11.2010Влияние орошения на почвенные процессы и микроклимат. Действие законов земледелия в мелиоративном земледелии. Применение средств защиты растений на осушенных землях. Особенности возделывания люцерны при орошении. Приемы окультуривания торфяных почв.
контрольная работа [34,3 K], добавлен 26.06.2013Производственно-экономическая характеристика ООО "Научно-производственное хозяйство Целинное". Анализ влияния кратности доения на молочную продуктивность коров красной степной породы кулундинского типа, качество продукции и эффективность производства.
дипломная работа [149,5 K], добавлен 27.01.2013Влияние эрозии почв на уровень их плодородия. Анализ агропроизводственной характеристики склоновых земель. Выбор наиболее экономически целесообразных вариантов противоэрозионных систем земледелия. Разработка оптимальных условий труда проектировщика.
дипломная работа [435,1 K], добавлен 06.06.2011Особенности плодородия почв Башкортостана. Оптимальные параметры состава, свойств земли. Факторы, лимитирующие плодородие грунта. Факторы продуктивности фитоценозов и урожайности сельскохозяйственных культур. Методики исследования плодородия почв.
реферат [38,4 K], добавлен 07.12.2008Установление критериев устойчивости функционирования агросистемы при различных системах земледелия в Калининском районе. Основные цели альтернативного земледелия с целью сохранения и повышения плодородия почвы, защиты окружающей природной среды.
курсовая работа [54,0 K], добавлен 10.07.2012Значение почвенного расствора в генезисе почв и их плодородии. Методы его выделения, формирование химического состава и динамика концентрации. Окислительно-восстановительные процессы в почвах. Мероприятия по созданию искусственного плодородия почв.
курсовая работа [44,2 K], добавлен 18.10.2009Методы оценки ресурсов влаги в географических зонах. Сущность гидротермического коэффициента. Оценка различных культур как предшественников по зонам страны. Химическая и агробиологическая мелиорация почв. Системы земледелия Среднего и Нижнего Поволжья.
контрольная работа [31,0 K], добавлен 27.09.2009Рассмотрение плодородия почвы как способности удовлетворять потребности растений в элементах питания и воде. Виды плодородия почв, роль гумуса. Изучение плодородия почв с помощью космических методов. Обзор динамики свойств почвы Чувашской республики.
курсовая работа [32,2 K], добавлен 29.03.2011Роль гумуса в плодородии почвы. Законы научного земледелия, их значение и применение. Биологические меры борьбы с сорняками. Чистые пары, особенности их обработки в зависимости от наличия влаги в почве. Обработка почв, подверженных ветровой эрозии.
контрольная работа [36,0 K], добавлен 07.11.2009Учение о плодородии почв. Факторы и условия плодородия. Классификация современных удобрений, применяющихся в сельском хозяйстве. Метод агрономической оценки качества поля. Построение картограммы почвенных свойств. Коэффициент структурности почвы.
контрольная работа [50,3 K], добавлен 25.05.2017