9. Оценка плодородия почв по моделям урожайности яровой пшеницы

Для изучения зависимости урожайности зерна яровой пшени­цы от агроклиматических и почвенных факторов в многолетних исследованиях отбирали образцы почв для анализов и проводили поконтурные учеты. В посевах яровой пшеницы сорта Саратовс­кая. 29, размещаемой по пшенице (второй культурой посла пара) 'без внесения удобрений и одинаковой агротехникой выделяли контуры различных почв. Сопряженное поконтурное изучение сво­йств почв и урожайности зерна яровой пшеницы позволило уста­новить зависимость ее от почвенных факторов. Для установления этой зависимости использовали информационно-логический анализ (Пузаченко, Мошкин, 1969).

Исследования показали, что наибольшая связь, по коэффици­енту эффективности канала связи (К), отмечается между урожай­ностью зерна яровой пшеницы и мощностью гумусового горизонта (К= 0,222), величиной рНв (К= 0,204), содержанием гумуса в горизонте А (К= 0,175), содержанием валового фосфора (К= 0,113).

Значительное влияние на урожайность зерна оказывают атмо­сферные осадки за май-июнь месяцы (К=0,270), влажность поч­вы в слое 0-50 см в период кущение - выход в трубку (К= 0,237) и гидротермические условия в виде гидротермического коэффициента по Селянинову за май-июнь.(К= 0,173) и за май-август (К= 0,189).

В соответствии с эффективностью каналов связи между различными свойствами почв в отношении распознавания урожайнос­ти построены различные логические формулы, т.е. система мо­делей урожайности. Она отвечает разным запросам сельскохо­зяйственной практики - прогнозирования, программирования, оптимизации факторов и т.д.

Для урожайности яровой пшеницы, определяемой почвенными факторами, логическая формула прогноза будет иметь следующий вид:

Уп = О х W х (М х рНв х (Г х (Nв х Рв)))) 1)

где Уп - ранг урожайности,

О - ранг урожайности до осадкам,

W - ранг урожайности по влажности почвы,

М - ранг урожайности по мощности гумусового горизонта,

Г - ранг урожайности по содержанию гумуса в гор. А

пахотном,

Nв - ранг урожайности по содержанию валового азота,

Рв - ранг урожайности по содержанию валового фосфора в пахотном слое почвы,

х - знак функции нелинейного произведения.

Ряд рассчитанных теоретических урожайностей подобен фак­тическому на 5% уровне значимости. Критерий подобия Колмого­рова-Смирнова λ=1,47<1,63. Безошибочное распознавание - 42%, что вместе с ошибкой в один ранг составляет 92%. Эта формула получена для сравнительно небольшого объема выборки (n =65).

Еще большее значение рассмотренных выше свойств, для рас­познавания урожайности яровой пшеницы определяется логической формулой урожайности, полученной для большого объема выборки (n=115).

У = ГТК1 х ГТК2 х (М х (рНв х (Г х (Nв х Рв)))), 2)

где все обозначения те же, что и в формуле I, а также ГТК1- - ранг урожайности по гидротермическому коэффициенту мая-июня и ГГК2 - для периода мая-августа.

Подобие распределений расчетных и эмпирических рангов уро­жайности высокое, критерий Колмогорова-Смирнова ниже самого низкого порога вероятности (λ=0,56<1,36). Безошибочный прогноз формулы 2) - 52%. При этом значительную долю влияния на урожайность (38%) составляют приведенные почвенные факто­ры.

Исследование влияния на урожайность зерна яровой пшеницы подвижных форм элементов питания позволило установить, что наибольшая роль принадлежит подвижному калию (К= 0,163) в пахотном слое почвы и фосфора (К= 0,120) перед посевом и содержанием нитратного азота (К= 0,127) в слое 0-40 см в фазу кущения или перед посевом.

Включение в логическую формулу урожайности 2) - показате­лей подвижных элементов питания намного улучшает прогнозиру­ющий эффект. Логическая формула урожайности 3) с подвижными элементами питания имеет следующий вид:

где все обозначения те же, что в формулах I) и 2), а под­вижные элементы питания даны в оксидах.

Приведенная логическая формула 3) обеспечивает безошибоч­ный прогноз в 70% случаев, что вместе с ошибкой в один ранг составляет 94%. Подобие распределений расчетных и эмпирических рангов урожайности высокое. Критерий Колмогорова-Смирнова ни­же самого низкого порога (λ=0,77<1,36).

Во всех вышеприведенных формулах знак х означает опера­цию функции нелинейного произведения, который показывает, ка­кое действие нужно произвести при решении этого уравнения.

Для решения примера по установлению уровня урожайности (действительно-возможной урожайности (ДВУ) зерна яровой пше­ницы по агроэкологическим факторам используем формулу 3) и - наиболее вероятные состояния урожайности для каждого состоя­ния факторов (Приложение 2, табл. I).

Например, требуется определить ДВУ зерна яровой пшеницы, идущей второй культурой после пара на поле, которое характе­ризуется следующими параметрами свойств почвы:

М=50 см, Г 4,9%, рН = 6,3, = 0,27%. Рд = 0,16%, = 13,5 мг/кг, Р = 18,2 мг/100 г почвы, КО = 40 мг/100 г, гидротермические условия - ГТКт = 1,3, ГГК = 1,1.

Для удобства расчета можно все исходные данные выписать в числитель, а в знаменатель - соответствующие им ранги уро­жайности из Прил.2, табл. I.

Затем подставляем в формулу 3 ранговые значения парамет­ров свойств почвы и гидротермических коэффициентов для опре­деления ДВУ:

Решение этой функции нелинейного произведения начинается со скобок следующим образом:

Значение ранга в 4,42 можно округлить до 4 и из Прил. 2, табл. 1 находим, что он соответствует урожайности 12-14 ц/га или в среднем 13 ц/га. При необходимости расчета прогнозируе­мой урожайности на нескольких полях можно использовать ЭВМ и по специальной программе получить результат за несколько секунд.

Выше приведенные расчеты справедливы лишь для сорта яровой пшеницы Саратовская 29, возделываемой без удобрений по зерно­вому предшественнику. Наличие нескольких сортов и многообра­зие предшественников затрудняет использование предлагаемой логической модели плодородия.

Для учета влияния на урожай особенностей сорта, предшест­венника и удобрений предложены поправки, которые выражены в рангах, возделываемые в Алтайском крае сорта яровой пшеницы предъявляют различные требования к почвенно-климатическим условиям, и урожайность их формируется в зависимости от био­логических особенностей и условий выращивания. При размещении яровой пшеницы по худшему предшественнику (например, по зер­новым) урожайность практически не зависит от сорта и остается низкой. Пропашные культуры и пар как предшественники обеспе­чивают лучшие условия произрастания для районированных сор­тов.

В Алтайском крае на 2003 год районировано 12 сортов мягкой и 4 сорта твердой яровой пшеницы. Широко распространенные в настоящее время засухоустойчивые сорта Саратовская 29, Целин­ная 20, Вега отличаются лучшей приспособленностью к неблагоп­риятным условиям и дают сравнительно высокую урожайность в засушливые годы и при посеве по непаровым предшественникам. Реакция на условия произрастания особенно четко проявляется у новых сортов интенсивного типа: Новосибирская 67, Омская 9, -Луганская 4, Целинная 20, Россиянка, Алтайка и др., которые обладают высокой отзывчивостью на условия увлажнения и улуч­шение минерального питания.

Были проверены возможности логической формулы плодородия для прогнозировала урожайности яровой пшеницы с учетом сор­та и предшественника.