CC BY
30
хозяйственные культуры, имитирующие полосное земледелие. В полосах с лучшим почвенным баллом больше высевается свёклы и подсолнечника, а в полосах с низким почвенным баллом — нетребовательные сельскохозяйственные культуры. Практически складывается так, что в каждой ландшафтной полосе свой плодосмен, свой севооборот во времени. Таким образом, сформированы устойчивые ландшафтные экологические системы, т. е. системы с мозаичным размещением средостабилизирующих угодий и посевов сельскохозяйственных культур.
На экологически однородных участках применяются дифференцированные агротехнологии (разные системы обработки, нормы внесения удобрений и т. д.).
Считается, что ландшафтный подход обеспечивает 70% успеха борьбы с засухой. Таким образом, формирование экологически устойчивой агросре-ды, устройство агроландшафтов являются базовой составляющей комплекса мероприятий по борьбе с засухой, эрозией, вредителями и др.
Конечно, для борьбы с засухой и сохранения плодородия почв кроме устройства нового агро-ландшафта должны применяться и другие средства: орошение, высев засухоустойчивых сельскохозяйственных культур, внесение удобрений, творческий подход к применению различных паров и т. д.
У механизаторов сформировался новый образ мышления. Преодолён психологический барьер гигантизма полей. Они убедились в полезности новой системы земледелия. Экономическая эффективность проявляется по мере освоения системы земледелия. Занимая 26-е место в районе по почвенному баллу, СХП «Дружба» по урожайности находится в числе первых в Воронежской области. За 40-летний срок накопилось достаточно информации, чтобы считать: система земледелия с СХП «Дружба» может быть принята как апробированная экологическая модель по всему Центральному Черноземью и в других регионах со схожими природными условиями.
По объёму освоения ландшафтных систем земледелия в Центральном Черноземье лидирующее место принадлежит Белгородской области. Ключевой идеей в этой области является био-
логизация земледелия на ландшафтной основе, которая наиболее широко применяется в последние 2 — 3 десятилетия в ряде районов. Известен опыт освоения в Красногвардейском районе, где приостановлена эрозия почв, повышается содержание гумуса в почвах. Урожайность зерновых культур в районе повысилась в 2 раза. Уместно заметить, что урожайность в последние годы на Белгород-чине составляет более 40 ц/га, тогда как в других областях Черноземья 25 — 30 ц/га [3].
В последние годы администрацией области принят ряд документов по интенсификации соответствующих работ. Реализуется «Положение о проекте адаптивно-ландшафтной системы земледелия и охраны почв», утверждённое 4 февраля 2014 г., в котором сказано: «Землепользователи, землевладельцы, арендаторы земельных участков ... на территории Белгородской области независимо от их организационно-правовой формы и формы собственности осуществляют мероприятия по воспроизводству плодородия почв в соответствии с проектами адаптивно-ландшафтной системы земледелия и охраны почв». Жёсткость принятых решений отражена в специальном постановлении «Об утверждении Кодекса добросовестного землепользователя Белгородской области», где приведён перечень санкций за невыполнение принятых решений. Опыт области может быть примером не только для всего Черноземья, но и для других регионов страны.
Вывод. Результаты исследования показывают, что необходимо применять все звенья системы земледелия — агротехнические, гидротехнические, лесомелиоративные и др. Но приоритетным звеном является необходимость формирования новых агросред в агроландшафтном аспекте, что показала практика. Это составная часть системы на современном этапе пока не полно осознана и нуждается в научно-практической доработке.
Литература
1. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. М.: Сельхозгиз, 1936. 116 с.
2. Кадыров С.В., Федотов В.А. Технологии программированных урожаев в ЦЧР: справочник. Воронеж, 2005. С. 46 — 49.
3. Проблемы эффективного использования земли. Белгород: Крестьянское дело, 2000. 80 с.
Внутрипольная изменчивость показателей плодородия южного чернозёма в предгорном Крыму
А.М. Изотов, д.с.-х.н., профессор, Б.А. Тарасенко,
к.с.-х.н., ДЛ. Дударев, к.с.-х.н., ЗА.Изотова, к.э.н, ФГАОУ ВО Крымский ФУ
Развитие отрасли растениеводства в условиях Крыма должно опираться на широкое применение наукоёмких технологий выращивания полевых культур, которые не только обеспечивают высокую
экономическую эффективность, но и минимизируют вредное воздействие на природу [1]. Этому направлению в наибольшей степени соответствуют адаптивно-ландшафтные точные агротехнологии [2]. Адаптивное применение минеральных удобрений и средств защиты растений, решая задачу высокой эффективности, исключает их локальную
передозировку и способствует снижению антропогенной нагрузки на окружающую среду. Фосфор и калий занимают значительное место среди факторов минерального питания растений. Как известно, распространённые методы расчёта доз калийных и фосфорных удобрений требуют учитывать обеспеченность почв подвижными формами этих элементов. В аспекте особенностей точных (координатных) агротехнологий особенно важной задачей является детальная почвенная диагностика и картирование внутрипольного пространственного распределения содержания подвижного фосфора и обменного калия. В свою очередь, окупаемость затрат на такое картирование будет во многом зависеть от обобщённых уровней содержания подвижных форм Р205 и К20 в почве и степени их локальной неоднородности в пределах отдельно взятого поля. Внутрипольные различия содержания этих элементов, достаточные для пространственной коррекции доз фосфора и калия, свидетельствуют в пользу точной технологии основного внесения минеральных удобрений. Для оценки перспектив такой технологии в условиях Крыма целесообразно изучить внутрипольную неоднородность содержания подвижного фосфора и обменного калия в пахотном слое распространённых на полуострове почв.
Материал и методы исследования. Объектом исследования является распространённая в предгорном и степном Крыме почва — чернозём южный малогумусный мицеллярно-карбонатный на красно-бурых плейстоценовых глинах. Исследование проводилось в Симферопольском районе на участке поля площадью 6,8 га. Пробы для почвенной диагностики отбирали тростевым буром до глубины 20 см на регулярно расположенных квадратных площадках со стороной 20 м. В пределах каждой площадки отбирали и объединяли для анализа по 10 точечных проб. Координаты площадок фиксировали с помощью спутникового навигатора. Всего таким образом была обследована 171 элементарная площадка. Содержание подвижного фосфора и обменного калия в объединённых пробах почвы определяли по Мачигину [3, 4].
Результаты исследования. В пределах обследованного участка выявлена существенная изменчивость обеспеченности почвы обменным калием и подвижным фосфором (табл. 1).
Пространственное варьирование содержания подвижных фосфатов в пахотном слое было почти в три раза выше, чем содержания обменного калия. Их размах колебаний в своих пределах соответствовал изменению уровней обеспечен -ности почвы фосфором от очень низкого до высокого и калием от очень низкого до среднего [5]. Такое положение предполагает значительную коррекцию доз внесения фосфорных и калийных туков. В частности, в сложившихся условиях обеспеченности почвы обследованного участка под-
1. Сводка анализа сопряжённых вариационных рядов содержания подвижных фосфатов (Р205) и обменного калия(К20) в пахотном слое почвы
Показатель Содержание, мг на 100 г почвы
р2О5 к2о
Среднее 1,07 13,82
Стандартное отклонение 0,605 2,664
Коэффициент вариации 0,56 0,19
Минимум 0,4 10
Максимум 3,8 25
Размах 3,4 15
Стандартизированная 9,540 8,266
асимметрия
Стандартизированный 10,977 8,402
эксцесс
вижными фосфатами поправочный коэффициент для фосфорных удобрений изменяется от нуля при высокой обеспеченности, когда потребность в основном внесении фосфора отсутствует, до 1,5 для низкого уровня, когда расчётную дозу следует увеличить на 50%.
Определённый интерес представляют стандартизированные значения асимметрии и эксцесса. Их величина значительно, в четыре — пять раз, превышает допустимые пределы для нормального распределения (диапазон от — 2 до +2). В исследуемой выборке распределение частот значений подвижных фосфатов существенно отличается от нормального закона (рис. 1).
Для него характерна выраженная асимметрия с группировкой ядра частот в зоне низкой и очень низкой обеспеченности подвижными фосфатами и наличием длинного правого хвоста, простирающегося вплоть до области их высоких значений. Распределение частот содержания обменного калия в почве также асимметрично (рис. 2).
В этом случае асимметрия несколько смягчена по сравнению с распределением фосфатов. В то же время при наличии выраженного положительного эксцесса она обусловливает принципиальное отличие фактического распределения частот обменного калия от теоретического распределения Гаусса.
Такое положение может быть основанием для сомнения в применимости многих параметрических оценок и статистических процедур при анализе таких данных и потребности в их предварительных преобразованиях для нормализации распределений. Для обобщающей оценки вариационных рядов со значительной правосторонней асимметрией считается целесообразным использовать не среднее арифметическое, а медиану или среднее геометрическое значение. Вместе с тем если применительно к обсуждаемым данным содержания обменного калия различие между этими видами средних величин едва превышало 1,6%, то в случае вариационного ряда содержания подвижного фосфора в пахотном слое оно составило вполне существенную величину — 12,2% (табл. 2).
0 12 3 4
Р205, мг на 100 г почвы Рис. 1 - Гистограмма распределения частот содержания подвижных фосфатов в слое почвы 0 - 20 см
Следовательно, для обобщения рассматриваемых данных по содержанию фосфора целесообразно использовать среднее геометрическое значение.
2. Показатели вариационных рядов содержания подвижного фосфора (Р205) и обменного калия (К20) в пахотном слое почвы, м2 на 100 г почвы
Показатель Р2О5 К2О
Среднее арифметическое 1,07 13,82
Среднее геометрическое 0,94 13,60
Медиана 0,90 13,00
Нижний квартиль 0,6 12,0
Верхний квартиль 1,3 15,0
Межквартильный размах 0,7 3,0
Особенности вариационного ряда содержания подвижных фосфатов в пахотном слое южного чернозёма в компактном виде представлены на блочной диаграмме (рис. 3).
О 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Р205, мг на 100 г почвы Рис. 3 - Вариационный ряд содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы обследованного участка
По рисунку 3 видно, что ядро вариационного ряда — «ящик» диаграммы, составляющее половину всего объёма выборки, сосредоточено в области низкой и очень низкой обеспеченности почвы доступным фосфором. Разница между его пределами, равная межквартильному размаху (табл. 2), превышает значимую для нормативного метода величину — 0,5 мг Р205 на 100 г почвы, учитываемую при коррекции расчётной дозы фосфорных туков [5]. В соответствии с этим методом для одной части ядра вариационного ряда, лежащей от 1 мг Р205 и выше, поправочный коэффициент на обеспеченность почвы фосфатами будет равен единице и расчётная норма
К20, мг на 100 г почвы Рис. 2 - Гистограмма распределения частот содержания обменного калия в слое почвы 0 - 20 см
удобрения останется без изменений. Для другой части, расположенной ниже этой границы, её следует увеличить в 1,5 раза. Следует отметить, что в этом случае при обобщении всего объёма данных содержания Р205 на средние арифметическую и геометрическую будут получены принципиально разные значения поправочного коэффициента. Статистически значимая выборка, составляющая более 95% наблюдений, ограниченная «усами» диаграммы, находится в пределах содержания Р205 от 0,6 до 2,3 мг на 100 г почвы. Для её части в пределах от 1,6 до 2,0 мг Р205 поправочный коэффициент для доз фосфорных туков равен 0,8, а сверх этого предела — 0,6. Следовательно, для обследованного участка поля с ограниченными размерами в соответствии с основным массивом данных обеспеченности почвы подвижными фосфатами дозы внесения фосфорных туков следует корректировать в пределах от 60 до 150% от расчётных значений. С учётом выбросов, имеющихся в исходных данных (обозначены на диаграмме квадратными маркерами), пределы коррекции доз фосфатов расширятся в сторону их снижения — от внесения 40% в интервале до 3,0 мг Р205 до нуля при обеспеченности почвы выше этого предела. Подобная закономерность варьирования характерна и для ряда данных содержания обменного калия в почве (рис. 4).
10 13 1С 19 22 25
К20, мг на 100 г почвы Рис. 4 - Вариационный ряд содержания обменного калия в пахотном слое почвы обследованного участка
В этом случае половина вариационного ряда находится в пределах содержания обменного калия от 12 до 15 мг К20 на 100 г почвы при межквар-тильном размахе 3 мг. Статистически значимая
30 Е3 М)
о И 20 щ — о и
а ¡г 15 - а ЕГ —
10 10
о -ГЬп г 1 1 1 1—I 0 ■ П 1- 1™1 ^
выборка лежит в границах от 10 до 19 мг. Серия выбросов простирается до значений 25 мг K2O на 100 г почвы. Такая неоднородность обеспеченности почвы обследованного участка также вызывает объективную необходимость пространственной коррекции доз калийных удобрений.
Следует отметить, что в исходных данных распределений обеспеченности почвы подвижными формами фосфатов и обменным калием наблюдалась заметная взаимосвязь, когда низким значениям одного показателя плодородия соответствовали преимущественно низкие значения другого (рис. 5).
Анализ этой совокупности выявил статистически существенную прямую корреляцию средней интенсивности (г = 0,676) между значениями обеспеченности почвы доступными формами фосфора и калия, статистически значимую с высокой степенью ответственности ^ < 0,0001). По нашему мнению, эту связь не следует трактовать как наличие зависимости между содержанием фосфора и калия, она, по всей вероятности, обусловлена действием на эти показатели третьего фактора, предположительно характеризующего распределение гумуса с входящими в него органо-минеральными образованиями.
: о 1
I а □ :
: □ |
1 § 0 ° а ;
: 9 О _ 2 1
| 1 В □ в о □ а
: □ о ;
1 □ о :
15 17
19
21 23
25
мг на 100 г почвы
Рис. 5 - Рассеяние совместного распределения содержания обменного калия и подвижного фосфора в исследуемых образцах почвы
Исходя из наличия существенной корреляции обеспеченности почвы фосфором и калием определённый интерес представляет изучение их сочетаний в полученных пробах. Для упорядочивания одновременно по двум показателям плодородия имеющегося набора проб в сравнительно однородные группы использовался метод кластерного анализа [6]. Его проводили в пространстве двух переменных: содержания в почве подвижного фосфора (P2O5) и обменного калия (Х^). В качестве меры различий между пробами была выбрана метрика квадрата евклидового расстояния. Для агломерации кластеров использовали метод Уорда. В результате анализа было выделено семь обособленных и сравнительно однородных по внутреннему составу кластеров (рис. 6).
Рис. 6 - Дендрограмма результатов кластеризации 171 образца почвы по содержанию подвижного фосфора и обменного калия
Так, дистанция между элементами внутри большинства кластеров находится в пределах от 20 до 45 единиц квадратов евклидового расстояния стандартизированных значений P2O5 и K2O. Исключение составляет малонаселённый 5-й кластер, представленный выбросами обоих изучаемых показателей. Дистанция между его элементами не превышает пяти единиц указанной метрики. Результаты кластеризации целесообразно рассмотреть на двумерном графике в пространстве содержания обменного калия и подвижного фосфора (рис. 7).
К20, мг на 100 г почвы
Рис. 7 - Кластеры почвенных проб по обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием
2-й и 3-й кластеры находятся в зоне низкой обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием, занимая более 57% площади обследованного участка. Для обеспечения плановой урожайности озимой пшеницы или озимого ячменя на этих участках необходимы максимальные дозы фосфорно-калийных удобрений (табл. 3).
3. Характеристика кластеров обеспеченности почвы обследованного участка
доступным фосф ором и калием
Кластер Содержание, мг на 100 г почвы Доза удобрения под урожайность зерна 50 ц/га, кг/га д.в. Площадь, га
Р2О5 к2о фосфорного калийного
1 1,7 19,9 44 52 0,43
2 0,6 11,8 83 105 2,64
3 0,8 14,0 83 105 1,22
4 1,3 15,7 55 52 1,07
5 3,6 24,5 0 0 0,08
6 1,3 12,7 55 105 0,87
7 2,4 15,5 33 52 0,43
По данным центроидов 4-го и 6-го кластеров (27% площади) требуются средние дозы туков, а для 1-го и 7-го (13% участка) — пониженные от 20 до 40%. И на площади менее 0,1 га применение фосфорно-калийных удобрений нецелесообразно.
Выводы. Обследованный участок типичной для предгорно-степной части Крыма почвы — чернозёма южного малогумусного характеризуется значительной пространственной неоднородностью обеспеченности слоя 0 — 20 см подвижным фосфором и обменным калием. Плотность распределения частот варьирования этих показателей имеет выраженную правостороннюю асимметрию и близка к логарифмически нормальной. Пределы колебаний перекрывают значения от очень низкой до высокой обеспеченности почвы этими элементами питания растений. Вследствие этого более чем на 70% площади участка дозы фосфора должны быть скорректированы в сторону увеличения до 50% или в сторону снижения до 40%. Применение
пространственно координированной технологии
внесения минеральных удобрений перспективно
для условий Крыма.
Литература
1. Изотов А.М. Современные технологии в растениеводстве Крыма // Научные труды Южного филиала «Крымский агротехнологический университет» НАУ: Сельскохозяйственные науки. Симферополь, 2007. Вып. 100. С. 3 — 7.
2. Николаев Е.В., Изотов А.М., Тарасенко Б.А. Адаптивные технологии — основное направление развития растениеводства // Науковi пращ ПФ Национального унверситету бюресурав i природокористування Украши «Кримський агротехнолопчний ушверситет». Омферополь: ФОП Бражнжова, 2012. Вип. 149. С. 5 - 13.
3. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с.
4. Мандель Е.В., Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. 3-е изд. М.: Изд. Московск. универ., 1970. 488 с.
5. Гапиенко А.А., Колянда Н.К., Сычевский М.Е. Система применения удобрений // Научно обоснованная система земледелия Республики Крым. Симферополь: Таврида, 1994. С. 27 - 36.
6. Мандель И.Д. Кластерный анализ. М.: Финансы и статистика, 1988. 176 с.
Режим органического вещества чернозёма выщелоченного в стационарном опыте
Е.К. Глебова, соискатель, К.Е. Стекольников, д.с.-х.н, профессор, ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ
Современное земледелие эффективно только при интенсивном использовании почвенных ресурсов, средств химизации и прогрессивных методов селекции сельскохозяйственных культур. Несбалансированное применение агрохимикатов, прежде всего минеральных удобрений без сопутствующего им известкования, резко ухудшило свойства пахотных почв, в том числе и чернозёмов [1].
В современном земледелии невозможен полный отказ от применения агрохимикатов вследствие нарушения одного из основополагающих законов — закона возврата. Количество биогенных элементов, отчуждаемых с урожаем, компенсировать только вносимым органическим веществом в любой форме не представляется возможным из-за резко возрастающей их физической массы и отсутствия машин по внесению сверхвысоких (свыше 100 т/га) доз органических удобрений. Это невозможно и по чисто экономическим причинам. Стандартная влажность навоза 80%, т.е. 8/10 транспортируемой и вносимой массы приходится на воду. Транспортировка навоза на расстояния свыше 3 — 5 км экономически нецелесообразна. Кроме того, невозможно сбалансировать вносимую органическую массу даже по макроэлементам, азоту, фосфору и калию.
Чернозёмы — это уникальные природные образования, с помощью человека они постепенно превращаются в малогумусные почвы с низким
естественным плодородием. В течение последних 50 — 70 лет сельхозиспользования в чернозёмах наблюдалась дегумификация. На раннем этапе сельхоз использования в условиях опытного поля кафедры агрохимии Воронежского государственного аграрного университета чернозём выщелоченный содержал 7,23 — 8,79% гумуса [2]. Спустя 30 лет было отмечено его снижение до 7,12 — 7,74% [3]. В последующих исследованиях было отмечено снижение содержания гумуса в пахотном слое чернозёма выщелоченного до 3,74 — 4,80% [4]. Начиная с 80-х гг. темпы деградации замедляются и содержание гумуса в данных почвах уменьшается уже более медленно [2].
Мы согласны с мнением И.А. Крупенникова: «Наивно и даже преступно думать, что победа над деградациями чернозёмов, экологизация земледелия могут свершиться стихийно, свободной игрой рыночных отношений. Необходима политическая воля, принятие строгих законов о почве и её охране и, конечно, экологическое воспитание народа, прежде всего представителей всех уровней руководителей страны в центре и на местах».
Материал и методы исследования. Исследование выполнено на стационаре кафедры агрохимии, заложенном в 1987 г. на опытной станции Воронежского ГАУ. Почвенный покров стационара представлен чернозёмом выщелоченным мало-гумусным среднемощным тяжелосуглинистым.
Общая площадь участка составляет 14,8 га. Опыт включает 15 вариантов. Размещение делянок двухъярусное систематизированное. Освоен 6-польный
