867

В варианте без удобрений (N0K0) урожайность составила 30,0 ц/га, при внесении азотно-калийных удобрений – 35,0-38,7 ц/га. Максимальная урожайность зерна яровой пшеницы получена в варианте N60K30 и она составила –

38,7 ц/га.

Применение азотных удобрений оказалось эффективным приемом в повышении урожайности яровой пшеницы. В целом по опыту прибавка урожая от доз азота колебалась от 6,4 до 7,5 ц/га. Детальный анализ показал, что при увеличении доз азота с 30 кг/га до 60 кг/га наблюдается некоторое повышение урожайности на всех вариантах опыта. Например, при внесении 30 кг/га азота урожайность зерна пшеницы повышалась по сравнению с контролем на 6,4 ц/га, при дозе 60 кг/га – на 7,5 ц/га.

Дополнительное внесение калийных удобрений оказывает не однозначное влияние на продуктивность яровой пшеницы. Положительное действие калия отмечено на вариантах с дозой калия 30 и 60 кг/га, внесение более высокой дозы приводит к снижению урожайности. Интересно отметить, что с увеличением вносимой дозы калия урожайность зерна снижается. Например, на варианте N60K30 урожайность яровой пшеницы составила 38,7 ц/га, при внесении N60K60; она снизилась до 37,9 ц/га, а при N60K90 – до 36,5 ц/га. Возможно, это можно объяснить тем, что при более высоких дозах калия нарушается оптимальное соотношение элементов питания для растений пшеницы.

Математическая обработка результатов подтверждает, что в условиях высокой обеспеченности растений фосфором урожайность яровой пшеницы в большей степени зависела от доз азота (r = 0,82) и в меньшей – от доз калия (r = 0,34). Данная зависимость объясняется тем, что для дерново-подзолистых почв характерно низкое содержание минерального азота и культуры в первую очередь отзываются на внесение азотных удобрений.

При составлении системы удобрений культур немаловажное значение имеет агрономическая эффективность применяемых удобрений, которая показывает, сколько каждый килограмм внесенного элемента питания обеспечил получение килограмм прибавки урожая. Наши исследования показали, что применяемые удобрения обеспечили различную прибавку урожайности зерна яровой пшеницы.

91

Каждый килограмм внесенного азотно-калийного удобрения обеспечил получение в зависимости от варианта от 4,3 до 21,3 кг зерна. Максимальная окупаемость (12,5-21,3 кг/кг) отмечена в вариантах с применением одного азота, дополнительное внесение калийных удобрений снижает данный показатель. Кроме того, наметилась тенденция уменьшения окупаемости удобрений с увеличением вносимой суммарной дозы. Например, при внесении 90 кг д.в./га (N60K30) окупаемость составила 9,7 кг зерна, а в варианте с дозой 120 кг д.в./га (N60K60) – 6,6 кг зерна.

В связи с тем, что при определении потребности культуры в удобрениях основополагающими показателями являются затраты питательных веществ на формирование единицы урожая, мы сочли необходимым определить эту величину (таблица 1). Как видно из таблицы, затраты азотно-калийных удобрений на формирование 1 ц прибавки урожайности также сильно колебались в зависимости от варианта, диапазон варьирования составил 4,7-23,1 кг/ц. Величина затрат азотнокалийных удобрений на получение 1 ц прибавки урожайности пшеницы подчинялась той же тенденции, но в обратной последовательности. При более высокой окупаемости азотно-калийных удобрений снижался его расход на формирование единицы прироста урожайности.

На основании результатов полевых опытов с удобрениями для установления оптимальных доз удобрения в сельскохозяйственное производство внедряют автоматизированные системы управления (АСУ), связанные с использованием новых методов. С этой целью широко применяют специальные эмпирические математические модели, которые в сжатой форме содержат информацию о количественной зависимости между урожайностью и дозами вносимых удобрений в конкретно почвенно-климатических условиях. Эти модели называют производственные функции или «функции продуктивности».

Производственные функции содержат информацию, которую можно использовать для следующих задач агрохимического обслуживания сельского хозяйства: выяснения закономерностей влияния свойств почвы, доз удобрений и погодных условий на урожайность культур и качество получаемой продукции; расчета оптимальных, экономически обоснованных норм удобрений; определения агрономической и экономической эффективности удобрений; прогнозирования урожайности; разработки нормативов при составлении планов распределения удобрений.

Для решения этих задач и построения этих моделей необходимо иметь опыты с достатоно большим числом вариантов [5, 9].

Bсследования показали, что в опыте для установления количественной зависимости между урожайностью и дозами удобрений лучшей математической моделью является параболическое уравнение. При применении двух видов удоб-

рений (N, К) общий вид такой функции выражается следующим полиномом:

U=а0+а1х+а2у+b1x2+b2y2+cxy.

По результатам опыта разработана модель зависимости урожайности яровой пшеницы от доз калия и азота, которая имеет следующий вид:

U = 30,00768+0,06009x-0,00035x2+0,246852y-0,00192y2-0,00069xy,

где х – доза калия, кг/га, у – доза азота, кг/га.

92

Найденная модель имеет следующие значения статистических параметров, которые показывают очень высокое отражение модели эксперимента: корреляционное отношение (η = 0,9547); среднеквадратическое отклонение (σT/t = 1,1981); критерий надежности (θ = 52,7987); относительная абсолютная ошибка эксперимента (ε = 1,4004).

Используя полученную модель, можно рассчитать прогнозируемый уровень урожайности яровой пшеницы, размещаемой на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве с аналогичными агрохимическими показателями (таблица 2).

Как показывают расчеты, оптимальные дозы удобрений, при которых урожайность имеет максимальное значение 38,2 ц/га, найдена при дозах N = 60 и К = 30 кг/га, что также согласуется с экспериментом.

Литература

1.Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

2.Информация по уборке зерновых культур. [Электронный ресурс]: http://agro.permkrai.ru/analitics/report/ipushkz/2011/ (дата обращения 14.09.2013).

3.Минсельхоз: В России намолочено 59,9 млн. т зерна. [Электронный ресурс]: http://www.rbc.ru/rbcfreenews/20130830093032.shtml (дата обращения 14.09.2013).

4.Мудрых Н.М., Блинова И.А. Выращивание яровой пшеницы в Пермском крае на продовольственные цели // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию высшего сельскохозяйственного образования на Урале: Актуальные проблемы науки и агропромышленного комплекса в процессе европейской интеграции – Пермь: ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2013. Ч. 1. С. 239-243.

5.Мудрых Н.М. Прогнозирование урожайности и качества зерна яровой пшеницы, выращиваемой на дерново-подзолистых почвах Пермского края / Н.М. Мудрых, В.Р. Олехов, Ф.Д. Микайылов // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию высшего сельскохозяйственного образования на Урале: Актуальные проблемы науки и агропромышленного комплекса в процессе европейской интеграции. – Пермь: ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2013. Ч. 1. С. 243-247.

6.Неттевич Э.Д. Итоги селекции основных зерновых культур к началу 3-го тысячелетия. – М.: НИИСХ ЦРНЗ, 2002. 45 c.

7.Пьянкова Н.М. Действие удобрений на урожайность и качество зерна яровой пшеницы, возделываемой на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах Пермского края // Современные проблемы устойчивого конструирования агроландшафтов и ресурсосберегающие технологии в сельском хозяйстве Северо-Восточного региона европейского части России. – Пермь: ОТ и ДО, 2009. С. 123-128.

8.Шафран С.А., Хачидзе А.С., Мамедов М.Г., Васильев А.И. Эффективность азотного удобрения зерновых культур различных сортов // Агрохимия, 2006. № 7. С. 13-19.

93

9. Mikayilov F.D. Mathematical modelling of soil processes. Inter. Scientific and

Practical Conference on «Scientific Support – To Innovative Development Of The AgroIndustrial Complex». Scientifique publications, November 18-19, Perm, 2010. Vol. 1. Р. 92-98.

10.Mudrykh N. Mikayilov F., Baskan O. Influence of Nitrogen and Potassium Fertilizers on the Productivity of Spring Wheat // Journal of the Institute of Science and Technology, 2012. Issue 2. P. 101-104.

УДК 631.6.02.(470.53)

Л.А. Протасова, Пермская государственная сельскохозяйственная академия, г. Пермь, Россия

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГРУППИРОВКА И ОЦЕНКА ЗЕМЕЛЬ ТЕРРИТОРИИ ПЕРМСКОГО КРАЯ

Аннотация. Проведена агроэкологическая группировка и оценка дерновобурых и дерново-карбонатных почв одного из хозяйств Ильинского района Пермского края. Выделены элементарные почвенные структуры рассматриваемых почв, нуждающиеся в различных системах земледелия.

Ключевые слова: дерново-бурые и дерново-карбонатные почвы, элементарные почвенные структуры, пятнистости, мозаики, ташеты.

Впочвенном покрове Пермского края довольно широким распространением пользуются дерново-бурые почвы. Они отличаются своеобразием свойств, связанных со спецификой почвообразования на красноцветных пермских отложениях. Целинные дерново-бурые почвы обладают рядом агрономически ценных качеств: довольно высоким содержанием гумуса, повышенной емкостью катионного обмена, хорошо оструктурены, имеют оптимальные величины плотности и пористости. Однако при освоении этих почв некоторые положительные качества утрачиваются и проявляются их отрицательные свойства: способность «зажимать» влагу в недоступной для растений форме, склонность к глыбообразованию.

Всвязи с этим необходима разработка системы земледелия с учетом лимитирующих факторов их литогенеза. Следовательно, важное научно-практическое значение приобретает работа по агроэкологической оценке земель, занятых дер- ново-бурыми и дерново-карбонатными почвами, которые входят в отдельную группу автоморфных литогенных почв.

С целью решения данной актуальной задачи была проведена агроэкологическая группировка и оценка земель с дерново-бурыми и дерново-карбонатными почвами на примере хозяйства «Русаки» Ильинского района Пермского края, в котором указанные почвы занимают 29,2 % общей площади пашни.

Для оценки агроэкологических условий и почв использованы материалы почвенного обследования хозяйства: крупномасштабная карта, описания разрезов, их положение в ландшафте, сведения о почвообразующих породах (литология), геоморфология, аналитические показатели почв [2].

94

Результаты исследований позволили выделить лимитирующие факторы формирования рассматриваемых почв (эрозионные процессы разной степени, неблагоприятная литология и как следствие тяжелый гранулометрический состав), на основе которых сформированы агроэкологические группы земель, предусматривающие их неодинаковое использование.

По комплексу ландшафтных условий дерново-бурые и дерновокарбонатные почвы отнесены к категории дренированных земель с объединением

вдвух агроэкологических группах [1].

1.Зональные элементарные почвенные структуры (ЭПС). Это относительно равнинные дренированные территории с коэффициентом расчленения менее 0,5 км/км2 с преобладающим уклоном 1-2º – слабовыпуклые вершины холмов и

увалов, пологие части склонов. Представлены пятнистостями и мозаиками дерно- во-карбонатных почв – ДК1В IIгЭ5 ∙ ДК1В IгЭ5↓ 10 %, ДК2гЭ5 ▲ х ДК1ВгЭ5↓ 10 %;

ташетами – ДБгЭ1 : ПД1гЭ1 и сочетаниями – ДБкгЭ1 + ДБгЭ1 10 % дерново-бурых

икоричнево-бурых почв.

2.Эрозионные элементарные почвенные структуры. Развиваются на распаханных склонах от 1,5º до 7-8º, занимая транзитные позиции в ландшафтах. Территории с коэффициентом расчленения свыше 0,5 км/км2. Характеризуются значительным перераспределением влаги вследствие поверхностного стока со склонов.

Данная группа включает в основном пятнистости – ДБгЭ1↓ ∙ ДБгЭ1↓↓, ташеты – ДБгЭ1↓ :ПД1гЭ1↓ и мозаики – ДК2гЭ5↓ х ДК2ВгЭ5↓↓ дерново-бурых и дер- ново-карбонатных почв. Следовательно, с учетом степени расчлененности и, соответственно, смытости выделяется несколько подгрупп эрозионных земель, нуждающихся в различных системах земледелия.

Зональные ЭПС характеризуются слабоконтрастной степенью контрастности и пригодны для любой сельскохозяйственной деятельности. Эрозионные ЭПС относятся к среднеконтрастным и возделывание сельскохозяйственных культур возможно только при почвозащитных технологиях. В системе использования данных земель увеличивается доля зерновых культур, рекомендуется расширение посевов многолетних трав.

Важной характеристикой почвенного покрова является его устойчивость к антропогенным воздействиям. Эта характеристика является интегральным показателем, являющимся функцией ряда факторов, определяющих течение почвообразовательного процесса: климатических условий, почвообразующих пород, топографии местности, растительного покрова, а также деятельности человека.

На основании агроэкологической оценки почвенных условий и почв, их аналитических показателей проведена оценка устойчивости дерново-бурых и дер- ново-карбонатных почв. Для этого определяется балл устойчивости по всем анализируемым показателям [3]. Результаты оценки приведены в таблице 1.

95

Проведенная оценка показала, что наименьший балл устойчивости имеют дерново-бурые смытые и дерново-бурые оподзоленные почвы, что главным образом связано с их повышенной кислотностью и низкой гумусированностью. Следовательно, эти почвы в большей степени нуждаются в известковании и внесении органических удобрений. Наибольшим баллом устойчивости характеризуются дерново-карбонатные и коричнево-бурые (ДБК) почвы. Несколько уступают им смытые варианты этих почв.

Таблица

Оценка устойчивости дерново-карбонатных и дерново-бурых почв Ильинского района Пермского края

Для поддержания и повышения устойчивости ландшафтов с дерновокарбонатными и дерново-бурыми почвами необходима разработка оптимальной системы земледелия с учетом лимитирующих факторов данных почв. Использование эрозионных земель должно осуществляться с учетом нормативов допустимого смыва почвы.

Литература

1.Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство / Под ред. В.И. Кирюшина, А.Л. Иванова. М.: ФГНУ «Росинформмагтех». 2005. 784 с.

2.Протасова Л.А. Почвы подсобного хозяйства «Русаки» и рекомендации по их использованию. Пермь. 1983. 174 с.

3.Титова В.И., Дабахов М.В., Дабахова Е.В. Основы экологической оценки функционирования агроэкосистем. Методическое пособие. Н. Новгород: НГСХИ. 2001. 68 с.

96

УДК 614.445.24:517

И.А. Самофалова, Пермская государственная сельскохозяйственная академия, г. Пермь, Россия

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ

Аннотация. Почвенно-физические свойства зависят не столько от содержания физической глины, сколько от соотношения гранулометрических фракций. Определены модели отношений между физическим песком и глиной для дерново-подзолистых почв Пермского края. Установлено, что зависимость между фракциями нельзя рассматривать как линейную для всех разновидностей почв по гранулометрическому составу. Определены константы динамического равновесия в дерново-подзолистых почвах. Системный анализ показал, что I тип отношений, когда К=1 образуют главную диагональ квадратной матрицы полидисперсной системы почв, встречается редко, и только в средне-, тяжелосуглинистой и глинистой разновидностях. Во всех гранулометрических разновидностях почв встречаются значения ила и пыли, соответствующие, II и III типу отношений (К>1, К<1). В почвах, перенасыщенных илом возможно, развитие процессов оглеения и заболачивания. Почвы, перенасыщенные пылью и недонасыщенные илом, в меньшей степени способны к оструктуриванию, а в большей – к заплыванию, образованию корки, уплотнению пахотного слоя, что приводит к физической деградации почв. Таким образом, константы динамического равновесия можно использовать для прогноза агрофизических свойств почв при земельнооценочных работах.

Ключевые слова: гранулометрический состав, полидисперсная система почв, дерново-подзолистые почвы, модели, константы динамического равновесия.

Значение гранулометрического состава в почвообразовании известно давно. В России гранулометрический состав (ГС) положен в основу выделения одной из таксономических единиц современной классификации почв – разновидности. ГС почв относится к труднорегулируемым показателям и является наиболее стабильным свойством почвы [2, 6]. ГС – «базовое свойство» почвы, т.к. в зависимости от гранулометрии почв формируются те или иные сельскохозяйственные мероприятия [2, 7]. Почвенно-физические свойства зависят не столько от содержания физической глины, сколько от соотношения гранулометрических фракций [8].

В.С. Крыщенко [3-5] считает, что гранулометрический состав необходимо интерпретировать с позиции соотношения элементов полидисперсной системы почв (ПСП). Ученый указывает, что это и открывает путь к математическому моделированию системы и предлагает системный анализ ПСП, состоящий из 6 этапов. Ученый разработал математическую модель ПСП – гранулометрическую матрицу почв, или так называемую гранулометрическую систему координат на основе трех типов отношений между гранулометрическими массами. Структуризация посредством приведения всех показателей ПСП к 100 % и введения коэффициентов создает сравнимые условия для всех показателей.

97

На территории Пермского края одним из факторов, ограничивающих сельскохозяйственное производство, является тяжелый ГС. Так, 73 % пахотных почв являются глинистыми и тяжелосуглинистыми, и только 20,9 % имеют благоприятный для условий таежно-лесной зоны, средне- и легкосуглинистый ГС [1].

Цель исследований – определить константы динамического равновесия полидисперсной системы дерново-подзолистых почв в Пермском крае. Объектом исследований были дерново-подзолистые почвы на элюво-делювии пермских глин и покровной глине. Данные по гранулометрии собирали в течение 2009-2012 гг. В обработку включено 154 разреза, заложенных в различных природных условиях края. Были обработаны песчаные, супесчаные, легко-, средне-, тяжелосуглинистые, глинистые разновидности дерново-подзолистых почв. Для сбора большей информации по гранулометрическому составу дерново-подзолистых почв были использованы источники: архивные данные проектной организации «Гипрозем»; выпускных работ студентов, опубликованных научных статей. Были сформированы файлы базы данных в программе Microsoft Office Excel 2007. Статистическая обработка данных проведена в программе STATISTICA 6.

Константы динамического равновесия определяли по методике В.С. Крыщенко [4]. Для характеристики ПСП необходимо рассчитать коэффициенты: k1 – коэффициент динамической взаимосвязи между фракциями физического песка (ФП) и физической глины (ФГ); k2 – коэффициент динамической взаимосвязи между меняющимися разнокачественными массами фракций ила (α) и пыли (β); Vα– показатель степени насыщенности ФГ илом; Vβ – показатель степени насыщенности ФГ пылью; k3 – взаимосвязь между содержанием ФП и пылеватых фракций; К – отношения коэффициентов k1 и k2.

Так как, гранулометрический состав почв в первую очередь определяется соотношением ФП и ФГ, то для выявления закономерностей изменения этих соотношений в почвах были определены модели этих отношений для дерновоподзолистых почв Пермского края (табл. 1).

Примечание: х – содержание песчаной фракции, %; у – содержание ФГ, %.

Таким образом, зависимость между содержанием ФГ и ФП нельзя рассматривать как линейную для всех почвенных разновидностей, что подтверждает данные ученых о неоднозначной связи между механическими частицами.

Рассчитаны константы равновесия между массами ила, пыли, физического песка и физической глины для дерново-подзолистых почв Пермского края (табл.

98

2). Первый тип отношений (когда К = 1 образуют главную диагональ квадратной матрицы ПСП) в дерново-подзолистых почвах Пермского края встречается довольно редко, и только в среднесуглинистой, тяжелосуглинистой и глинистой разновидностях.

Примечание: П–песчаные, У–супесчаные, Л–легкосуглинистые, С– среднесуглинистые, Т–тяжелосуглинистые, Г–глинистые; в числителе – min-max К, в знаменателе – среднее значение коэффициента К

Во всех гранулометрических разновидностях почв встречаются значения ила и пыли, соответствующие, второму типу отношений (К > 1). В матрице они располагаются ниже главной диагонали. В этом случае ФГ перенасыщена илом относительно базового значения и недонасыщена пылеватыми фракциями. Разбавляющий эффект ФП в этом случае снижается, так как некоторая его часть гасится избытком ила сверх нормы.

Также, во всех разновидностях почв встречаются значения ила и пыли соответствующие третьему типу отношений (К < 1) и в гранулометрической матрице они располагаются выше главной диагонали. Эта область пылеватых и сильно пылеватых почв, так как ФГ перенасыщена пылью сверх базовых значений и недонасыщена илом. Разбавляющий эффект физического песка увеличивается за счет суммирования его избыточной частью пыли.

Таким образом, по константам динамического равновесия можно сделать вывод, что в дерново-подзолистых почвах, которые перенасыщены илом возможно, развитие процессов оглеения, а в последствие и заболачивания. Кроме того, в таких почвах удлиняется период ожидания физической спелости почвы, что приводит к напряженности выполнения весенне-полевых работ и сокращению времени для выполнения обработок в оптимальные сроки и к сокращению вегетационного периода развития растений.

99

Дерново-подзолистые почвы, которые перенасыщены пылью и недонасыщены илом, в меньшей степени способны к оструктуриванию, а в большей – к заплыванию, образованию корки, уплотнению пахотного слоя, что приводит к физической деградации почв.

Таким образом, константы динамического равновесия можно использовать для прогноза агрофизических свойств почв при земельно-оценочных работах. Сопоставление гранулометрических составов можно объективно оценить, так как все они приводятся к общему знаменателю. Все это позволяет стандартизировать и унифицировать анализ полидисперсной системы почв. По значениям коэффициента К можно идентифицировать любой почвенный образец и проводить мониторинг его динамики во времени, используя математическую модель полидисперсной системы почв.

Литература

1.Вологжанина Т.В., Москвитин Н.А., Бутенко В.Ф. Почвенно-географическое районирование и структура почвенного покрова Пермской области // Научные основы повышения плодородия почв. Межвузовский сборник научных трудов. Пермский СХИ. Пермь. 1982. С. 3-8.

2.Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика – М.: Изд-во МСХА. 2000. С. 156-175.

3.Крыщенко В.С. и др. Принцип постоянства соотношения гранулометрических показателей полидисперсной системы почв // Известия высших учебных заведений. Сев.- Кавк. рег. Естеств. Науки. 2002. № 2. С. 87-90.

4.Крыщенко В.С., Голозубов О.М., и др. Базы данных состава и свойств почв. – Ростов-на-Дону: Изд-во РСЭИ. 2008. 145 с.

5.Крыщенко В.С., Гончарова Л.Ю., Кравцова Н.Е. Идеальные и реальные состояния динамического равновесия полидисперсной системы почв // Почвы Хакасии, их использование и охрана. Материалы Межд. научной конференции, посвященной 85-летию

М.Г. Танзыбаева, 19-20 января 2012 г., г. Абакан // РАСХН, СО. – Абакан:

ООО«Кооператив «Журналист»». 2012. С. 95-101.

6.Самофалова И.А. Изменения стабильного свойства почвы (гранулометрического состава) в результате длительного применения различных систем удобрения // Материалы Международной научной конференции «Ресурсный потенциал почв – основа продовольственной и экологической безопасности России». – СПб.: Издательский дом СПбГУ. 2011. С. 97-99.

7.Татаринцев В.Л., Татаринцев Л.М., Рассыпнов В.А. Гранулометрический состав почв Алтайского приобья и его агроэкологическая оценка // Вестник Алтайского ГАУ. 2012. № 6 (92). С. 36-40.

8.Татаринцев В.Л., Татаринцев Л.М. Физическое состояние агропочв колочной степи в зависимости от текстуры гранулометрического состава // Вестник Алтайского ГАУ. 2008. № 10 (48). С. 33-38.

100