Delist.ru

Экспериментально-теоретические основы использования потоковой структуры агроэкосистем в прецизионном земледелии (19.08.2007)

Автор: Лопачев Николай Андреевич

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.

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.

загрузка...