CC BY
67
Базы данных
(БД)
Информационные технологии
Экспертные системы (ЭС)
Автоморфные ¡емли
у = -0.4257Х + 23.544 R = 0.74
Функция Продуктивности y=0.0570W3.2N2.1exp
(-2.461W-0.0091N)
Визуальная объектно-ориентированная система Delphi
Геоинформационные технологии ГИС
Рис. 4 - Программное обеспечение проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия
визуально подготавливать запросы с БД, а также непосредственно писать запросы на языке SQL.
Выводы. 1. Проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия для конкретного хозяйства — сложный процесс, включающий в себя агроэкологическую оценку условий произрастания культур с учётом их биологических требований, разработку блоков систем земледелия (структуры использования сельхозугодий, севооборотов, систем обработки почвы и т.д.), формирование агро-технологий возделывания сельскохозяйственных культур с оценкой экономической эффективности земледелия.
2. В основе информационного обеспечения проектирования АЛСЗ лежит комбинированный принцип, обусловливающий сочетание программной среды визуального объектно-ориентированного программирования Delphi и инструментальных программных средств, состоящих из баз данных, экспертных систем и ГИС-технологий.
Литература
1. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 784 с.
2. Информационно-справочные системы по оптимизации землепользованияв условиях ЦЧЗ / под ред. И.И. Васенева и Г.Н. Черкасова. Курск, 2002. 118 с.
3. Михайленко И.М. Управление системами точного земледелия. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2005. 234 с.
4. Информационные технологии, системы и приборы в АПК // Агроинфо-2012: матер. V междунар. науч.-практич. конф. (Новосибирск, 10—11 октября 2012 г.). Новосибирск, 2012. Ч. 1. 492 с.
5. Добротворская Н.И. Структура почвенного покрова в системе агроэкологической оценки земель в лесостепи Западной Сибири: дисс. ... докт. с.-х. наук. Барнаул, 2009. 362 с.
6. Сапожников П.М., Носов С.И. Кадастровая оценка земель сельскохозяйственного назначения: проблемы, пути решения // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. 2011. № 7. С. 73-77.
7. Южаков А.И., Добротворская Н.И. Система экспертной оценки сравнительной продуктивности почв с использованием ГИС-технологий // Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов: Агроинфо-2003: матер. междунар. науч.- практич. конф. (Новосибирск, 22-23 октября 2003 г.). Новосибирск, 2003. Ч. 2. С. 107-110.
Биологизированные приёмы восполнения азотного фонда чернозёмов южных в условиях дефицита влаги
А.В. Филиппова, д.б.н, профессор, А.А. Канакова. к.б.н, О.Н. Михина. аспирантка, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Оренбургская область относится к зоне рискованного земледелия. Большое значение для таких
территорий имеет проблема сохранения влаги. Около 75% весенней влаги теряется непродуктивно из-за суховеев и высоких летних температур. За вегетационный период выпадает 69-82 мм при силе ветров выше 6 м/сек. Дефицит влаги по
экологической цепочке ведёт к угнетению жизнедеятельности почвенных микробиологических консорций, что влияет на обеспеченность почвы элементами питания, особенно на наличие доступных форм азота. Сплошное агрохимическое обследование почв Оренбургской области показало, что для 99,7% чернозёмов южных и 100% тёмно-каштановых почв характерно очень низкое и низкое содержание щелочногидролизуемого азота. В обыкновенных, типичных и выщелоченных чернозёмах эти значения составляют 94 и 96% соответственно [1]. В связи с этим необходим анализ возможности вопросов оптимизации азотного режима за счёт улучшения влагообеспеченности, которая, в свою очередь, повышает микробиологическую активность и усиливает иммобилизацию азотных соединений в почве.
При сельскохозяйственном использовании почв важнейшее значение имеет внедрение ресурсосберегающих экологически обоснованных технологий, основанных на минимизации обработки почвы, использовании биологических методов воспроизводства почвенного плодородия [2], однако необходимо их всестороннее изучение с целью адаптации применения для конкретного региона.
Материал и методы исследования. Исследование проводили на учебно-опытных полях Оренбургского ГАУ в период 2012—2014 гг. Изучали варианты отвальных (глубокая вспашка, мелкое рыхление) и безотвальной обработок почв, а также ряд агробиологических приёмов: поля с многолетними злаковыми, многолетними бобовыми культурами и поля с озимой пшеницей с кулисами из сахарного сорго. Почва опытного участка — чернозём южный, среднемощный, карбонатный, тяжелосуглинистый. Базовые показатели пахотного слоя почвы (0-30 см): гумус - 4,7-4,9%; рН - 7,9; легкогидролизуемый азот (по Тюрину - Кононовой) - 5,5-6,3 мг/100 г почвы; подвижный фосфор (по Мачигину) - 1,50-2,21 мг/100 г; обменный калий (по Протасову) - 30,0-37,5 мг/100 г почвы.
Отбор образцов почв проводили согласно ГОСТу 28168. Влажность почвы определяли по стандартным методикам (ГОСТ 28268-89). Подготовку и обработку почвы для микробиологического
анализа проводили по ГОСТу 17.4.4.02-84. Посев микроорганизмов производился по МУ 2293-81. Посев почвенной суспензии осуществлялся на плотные питательные среды - мясо-пептонный агар (для определения общего микробного числа), на жидкие питательные среды - среда Гильтая (учёт денитрификаторов), среды Виноградского (учёт азотфиксаторов, нитрификаторов). Содержание аммонийного азота определяли по ГОСТу 26489-85, нитратного азота - по ГОСТу 26951-86.
Погодные условия за период исследования различались по годам. Вегетационный период 2012 г. характеризовался аномально высокими температурами воздуха, поверхность почвы нагревалась до 53-66°С, количество осадков выпадало ниже нормы, отмечались суховеи. 2013 г. характеризовался более благоприятными погодными условиями - температура воздуха в течение вегетационного периода была в пределах нормы, осадков выпадало достаточно, однако в августе обильные осадки затрудняли своевременную уборку урожая. В 2014 г. температуры вегетационного периода находились в пределах среднего значения, в мае выпало лишь 8 мм осадков, в июне количество осадков превысило норму (42 мм), июль и август были засушливыми.
Результаты исследования. Были изучены консорции почвенных микроорганизмов при определённой влажности почвы в зависимости от агроприёмов, а также содержание биодоступных соединений азота.
В результате проведённого анализа влажности почвы при различных видах обработок выявлены особенности формирования групп микроорганизмов. В начале летнего периода оптимальный режим влажности был отмечен при отвальной обработке, однако в июне больший запас влаги был зафиксирован при безотвальном рыхлении (табл. 1). Сравнение показателей влажности при применении агробиологических приёмов показало, что многолетние злаковые позволили сохранить лишь на 1% больше влажности, чем бобовые. Наилучший режим увлажнения почв отмечен нами при выращивании озимой пшеницы с кулисами, что связано со снегозадерживающей функцией кулис из сорго, а также обеспечением снижения
1. Влагонакопление в почвах при использовании различных агробиологических приёмов,
среднее за 2012-2014 гг.
Абсолютная влажность, % Запас влаги, мм в. ст.
Вариант месяц
май июнь май июнь
В зависимости от технологии обработки почвы
Глубокая отвальная вспашка 16,3 14,9 39,2 35,78
Мелкое рыхление 16,2 14,4 38,98 34,54
Безотвальная обработка 14,1 18,5 33,74 44,44
В зависимости от агробиологических приёмов
Многолетние злаковые 17,7 14,0 42,46 33,56
Многолетние бобовые 17,6 12,9 42,21 31,05
Озимая пшеница с кулисами 21,5 25,7 51,64 60,24
скорости ветра в приземном слое в летний период за счёт кулис.
Процесс накопления и сохранения влаги в почве является основополагающим для стимулирования активности почвенных организмов, особенно в условиях засушливого климата Оренбургской области.
В изучаемых вариантах наибольшая численность микроорганизмов отмечалась при отвальной вспашке, где общее микробное число составило 0,64-107 КОЕ/г. Следует отметить, что для этого варианта была характерна наиболее высокая активность азотфиксаторов — их численность составляла 2,54-104 микр. клеток/г почвы (табл. 2). При безотвальной обработке почвы общее микробное число составило 0,42-107 КОЕ/г, анализ микробиологических консорций показал высокую численность азотфиксаторов и денитрификаторов в этом варианте. В варианте с мелким рыхлением отмечалось наименьшее общее микробное число — 0,24-107 КОЕ/г, при этом для данного варианта характерна была наиболее высокая численность организмов-денитрификаторов — 6-104 микр. клеток/г почвы.
В почвенных образцах, отобранных на полях с многолетними злаковыми, общее микробное число было выше на 0,26-107 КОЕ/г, чем в почвах полей с многолетними бобовыми. Нами установлено, что в варианте с многолетними злаковыми травами активность была выше у групп азотофиксаторов и нитрификаторов, а в варианте с многолетними бобовыми — азотофиксаторов и денитрификаторов. Для почвы полей с озимыми с кулисами было характерно наиболее высокое значение общего микробного числа — 0,86-107
КОЕ/г, что обусловлено более высоким влагона-коплением в почве. Таким образом, наибольшему развитию микрофлоры почвы среди обработок способствовало применение глубокой вспашки, среди агробиологических приёмов — выращивание озимой пшеницы с кулисами. Численность азотфиксаторов была выше при глубокой вспашке и на полях с многолетними злаковыми травами, азотфиксаторов — при глубокой вспашке, мелком рыхлении и выращивании многолетних злаковых трав, денитрификаторов — при мелком рыхлении и выращивании многолетних бобовых.
В условиях водного дефицита в почвах Оренбургской области процессы иммобилизации азота находятся в непосредственной зависимости от запаса влаги в почве. Анализ содержания соединений азота показал, что в варианте с мелкоотвальной вспашкой показатели были выше, чем при глубокой и безотвальной обработке, и составили: аммонийный азот — 7,61 мг/кг и нитратный азот — 7,35 мг/кг (табл. 3). Значительных колебаний по содержанию аммонийного азота в зависимости от обработок почвы нами не отмечено.
В зависимости от выращиваемых культур максимальное содержание нитратного азота наблюдалось в варианте, где выращивались озимые с кулисами, — 17,3 мг/кг. Максимальное содержание аммонийных форм азота отмечено нами также в варианте с озимой пшеницей с кулисами и составило 18,11 мг/кг. Увеличение содержания как аммонийного, так и нитратного азота в варианте с выращиванием озимой пшеницы с кулисами связано, по нашему мнению, с обеспеченностью влагой, необходимой для активной деятельности
2. Микрофлора почв учебно-опытного поля ОГАУ, среднее за 2012—2014 гг.
Вариант ОМЧ, КОЕ/г почвы х107 Азотфиксаторы, микр. клеток/г почвы х104 Нитрификаторы, микр. клеток/г почвы х104 Денитрификаторы микр. клеток/г почвы х104
В зависимости от технологии обработки почвы
Глубокая отвальная вспашка Мелкое рыхление Безотвальная обработка ООО 426 м 2,51 0,38 0,95 0,93 0,96 0,61 0,14 6,01 1,25
В зависимости от агробиологических приёмов
Многолетние злаковые травы Многолетние бобовые травы Озимые с кулисами 0,53 0,27 0,86 4,25 1,93 0,99 0,65 0,003 0,48 0,15 2,50 0,67
Вариант
Аммонийный азот, мг/кг
Нитратный азот, мг/кг
В зависимости от технологии обработки почвы
Глубокая отвальная вспашка Мелкое рыхление Безотвальная обработка
7,18 7,61 7,12
5,86 7,35 6,40
В зависимости от агробиологических приёмов
Многолетние злаковые травы Многолетние бобовые травы Озимая пшеница с кулисами
7,77
18,11
6,47 6,10 17,3
3. Влияние агротехнических приёмов на химический состав чернозёмов южных в пахотном горизонте, среднее за 2012—2014 гг.
микробиоты, которая способствует образованию форм азота в почве.
Таким образом, биологизированные приёмы должны быть направлены не только на максимальную продуктивность агроэкосистем, но и стать важным фактором для восполнения органического вещества, азотистых соединений, увеличения влагонакопления в почвах, а также выступать средообразующим фактором для микробиального сообщества.
Вывод. В проведённых нами исследованиях оптимальным биологизированным приёмом явля-
ется выращивание озимой пшеницы с кулисами, при котором отмечены максимальное сохранение влаги в течение сезона и наиболее высокая численность микроорганизмов, а также значительное увеличение содержания форм азота в почве.
Литература
1. Ряховский А.В. Плодородие почв Оренбургской области / А.В. Ряховский, И.А. Батурин, А.П. Березнев и др. Оренбург, 2008. 252 с.
2. Кислов А.В., Каракулев В.В. Организационно-экономические проблемы и эффективность ресурсосберегающих технологий и стабилизации развития АПК // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2006. № 1 (10). С. 83-86.
Ретроспективный анализ территориальных взаимодействий в системе «природа-население -хозяйство» в Западно-Казахстанской области
К.М. Ахмеденов, к.г.н, асс. профессор, Западно-Казахстанский АТУ
В Западно-Казахстанской области (далее — ЗКО) наблюдается перевод земель сельскохозяйственного назначения мелких агроформирований, в частности пашни, в земли запаса. На залежных землях работы по залужению и рекультивации не осуществляются, что представляет собой потенциальную опасность для развития таких негативных антропогенных процессов, как развитие водной эрозии, а на почвах лёгкого механического состава — дефляции. Ослабление государственного контроля за целевым использованием сельскохозяйственных земель способствовало быстрому превращению части земель в залежь, а также распашке уцелевших целинных участков и старых залежей новыми землепользователями. Несмотря на заметную активизацию сельскохозяйственного производства в последнее время, процесс постепенного восстановления степных экосистем пока продолжается. В наибольшей степени он выражен в подзоне опустыненных и сухих степей, в наименьшей степени — в старо-освоенных северных районах области. При этом земледелие по-прежнему остаётся почвозатратным с отрицательным балансом гумуса.
Материал и методы исследования. Исходной информацией для проведения исследования послужили данные статистических сборников по ЗКО, справочные и фондовые материалы управления природных ресурсов и регулирования природопользования ЗКО, материалы отчётов управления земельных отношений ЗКО о состоянии земельного фонда, землеустроительные материалы, многочисленные картографические и литературные источники. Оценка напряжённости эколого-хозяйственного состояния административных районов проведена по методике С.Н. Волкова (2001).
Результаты исследования. Проведённый нами ретроспективный анализ территориальных взаимодействий в системе «природа-население-хозяйство» применительно к территории ЗКО с учётом специфики истории освоения и заселения региона позволил выделить шесть основных этапов эволюции форм хозяйственной деятельности на исследуемой территории на разных исторических этапах, которые в свою очередь были подразделены на подэтапы [1]. Основным признаком выделения этапов является смена форм собственности и способов хозяйствования региона.
I этап характеризуется длительным временным периодом (30 тыс. лет назад - вторая половина XVII в. н.э.), в течение которого регион был ареной кочевья племён и народов [2-4]. В течение всего этого времени почвенный покров хотя и подвергался разрушению, но это разрушение, несомненно, было очень слабым и локальным [5, 6].
II этап (вторая половина XVII в. - до 30-х гг. XIX в.) характеризуется отгонным скотоводством, которое являлось основным видом хозяйственной деятельности коренных жителей, в наибольшей степени приспособленной к местным природным особенностям [7]. На этом этапе развивалось отгонно-кочевое скотоводство в условиях патриархально-кочевого строя казахского народа.
III - доцелинный этап (30-е гг. XIX в. - 1953 г.) подразделяется на четыре подэтапа. На первых двух подэтапах (30-е гг. XIX в. - 1905 г.; 1906-1917 гг.) большое значение имели военно-политический и переселенческий факторы. Приход уральского казачьего, затем гражданского славянского населения с традиционной земледельческой культурой в начале XIX в. и мощная переселенческая волна в первом десятилетии XX в. во многом изменили характер освоения территории.
Третий подэтап освоения (1917-1930 гг.) охватил период коренных изменений в сельском хозяйстве.
