При этом часть энергии урожая отчуждается из агроэкосистемы, а часть ее возвращается с пожнивными и корневыми остатками:

– количество корневых и пожнивных остатков, т/га.

– коэффициенты согласования размерностей агроэкологических факторов, необходимые для их перевода в энергетические единицы. Тогда формула в краткой записи приобретает вид:

, имеем

получаем

. Таким образом полученная общая формула урожайности (7) является обобщением классической формулы (Каюмов, 1986).

Математическая модель размещения звеньев полевых севооборотов, обеспечивающая воспроизводство органического вещества почвы и его функциональную способность как источника энергии для повышения урожаев культур и сохранения почвенного плодородия и прикладная программа к ней разработаны на языке Maple для персонального компьютера. В соответствии с агрохимической картограммой содержания гумуса в почвах первого отделения учхоза «Миндерлинское» КрасГАУ площадь черноземов на пашне с повышенным содержанием гумуса (6,1-8,0%) составляет 1065,4 га, с высоким (8,1-10,0%) – 761,3 га и с очень высоким (>10,0%) – 343,6 га.

Целевая функция – энергетическая оценка звеньев полевых севооборотов, МДж:

(руб.) в денежном выражении на один гектар пашни:

руб./га

руб./га.

Глава 3

Энергопродуктивность яровой пшеницы в звеньях полевых севооборотов

Решение задачи прогнозирования энергопродуктивности зерновых культур в растениеводстве кроется в новом системно-энергетическом методе (Цугленок, 2000), позволяющем планировать экономические затраты при адаптации новых энергосберегающих агротехнологий. Такой подход дает возможность выявить взаимодействие между различными видами и потоками энергии в агроэкологических системах и их периодичность.

. Следовательно, на выходе из агроэкосистемы энергетический поток представлен сопряженными видами колебаний, определяющими энергопродуктивность культур как квазипериодическую функцию:

– периоды колебаний энергии, обусловленные биологией конкретных растений в звене, год.

по урожайности яровой пшеницы в звене.

Таблица 1 - Экологическая цикличность колебаний энергии пшеницы в звеньях полевых севооборотов, год

Чистый пар–пшеница–пшеница 1 0,6042 0,8789

Люцерна 2 г.п. –пшеница–пшеница 2 0,6070 0,8788

Кукуруза–пшеница–пшеница 3 0,6085 0,8789

Таким образом, найдены периоды колебаний энергии, обусловленные биологией конкретных растений в первом звене.

) для различных моделей динамики урожайности в звеньях полевых севооборотов объясняются инертностью агроэкосистемы по отношению к солнечной активности.

а б в

Рисунок 3 - Соотношение периодов колебаний энергии агроэкосистем

а) звено: чистый пар – пшеница – пшеница»; б) звено: люцерна 2 г.п.- пшеница– пшеница»; в) звено: кукуруза– пшеница– пшеница»

МДж/т строим графики энергопродуктивности этой культуры в отдельных звеньях и средней энергопродуктивности по трем моделям состояний звеньев (рис. 4):

яровой пшеницы и цену реализации построен график динамики ее средней экономической продуктивности:

Результаты расчетов показывают (рис. 4), что средние данные урожайности, энергетической и экономической продуктивности яровой пшеницы в звеньях полевых севооборотов имеют устойчивую квазипериодическую динамику, менее зависящую от периодов колебаний энергии конкретных растений в звене и более пригодную для решения задачи планирования производства зерна яровой пшеницы.

Рисунок 4 - Квазипериодическая динамика средней энергопродуктивности пшеницы

двух предшественников при фиксированных значениях агроэкологических показателей на минимальном, среднем и максимальном уровнях

звеньев выполнена в системе компьютерной математики Maple.

Уровень продуктивности агроэкосистемы, выраженный в энергетической форме, является интегрированным понятием по отношению к почвенному плодородию и проявлениям природно-экологических факторов. Двойственным понятием к уровню продуктивности агроэкосистемы является урожайность сельскохозяйственных культур. Аналитическую оценку уровня продуктивности агроэкосистемы (по какой-либо модели) логично назвать агроэкологическим бонитетом, а двойственную оценку, соответственно, – кобонитетом.

Однако непосредственная оценка плодородия через бонитет затруднена неформализованностью показателей агроэкологической системы. Выражение агроэкологического кобонитета, отражающего уровень продуктивности агроэкосистемы через энергопродуктивность яровой пшеницы, конкретизирует его понятие до коэффициента кобонитета.

На основе предложенной модели кобонитета разработана методика и рассчитаны коэффициенты кобонитета на примере первого звена.

Таблица 2 - Значения коэффициентов кобонитета звеньев полевых севооборотов с учетом трех уровней агроэкологических факторов

Звено Состояние 1 Состояние 2 Коэффициенты кобонитета

мин. средн. макс. мин. средн. макс. мин. средн. макс.

1 284 368 541 378 391 459 0,186 0,215 0,283

2 189 244 283 413 453 558 0,171 0,198 0,238