CC BY
9УДК 631.4
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ АГРОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПОЧВ
Устименко В. Н., кандидат химических наук, доцент;
Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ» имени В. И. Вернадского»
Предложен геометрический метод оценки результатов анализа почв как вспомогательный вид агрохимического анализа. Метод позволяет смоделировать сценарий управления выращиванием урожая.
Ключевые слова: агрохимический анализ, качество почв, геометрический метод, риск.
GEOMETRICAL METHOD OF THE ESTIMATION OF RESULTS
OF THE AGROCHEMICAL ANALYSIS OF SOILS
Ustimenko V. N., Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor; Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University»
The geometrical method of estimation of results of the analysis of soils as an auxiliary kind of agrochemical analysis is offered. The method allows to simulate the scenario of management of a crop cultivation.
Key words: Agrochemical analysis, quality of soils, geometrical method, risk.
Введение. Анализ состояния почв включает аспекты агрономические, геохимические, экономические. Агрономические аспекты отражают совокупность методов исследования количественных показателей её свойств (физических, физико-химических, агрономических). При этом ставится цель - оценить качество почв по интегральному критерию - плодородию педосферы по отношению урожайности ряда сельскохозяйственных культур.
Геохимические аспекты отражают особенности типов почв по их морфологическим особенностям и интенсивности миграции в них химических элементов, необходимых для выращивания таких культур. Экономические аспекты отражают экономическую оценку затрат и доходов земледельческих хозяйств по управлению урожайностью сельскохозяйственных культур и реализации собранного урожая.
В работах учёных АБиП приводятся сведения о продуктивности сельскохозяйственных культур при различной интенсивности внесения удобрений - Гапи-енко А. А. [1, с. 79], о факторах гумификации - Гапиенко А. А. [1, с. 99], Осенний Н. Г., Скляр С. И. и Семенцов А. В. [1, с. 76], о роли орошения - Гусев П. Г. [1, с. 116], о роли освещённости - Копылов В. И. [1, с. 156], об агротехническом управлении урожайностью - Гапиенко А. А. [1, с. 95] и Гордиенко В. П. [1, с. 69]. Приводятся расчётные модели урожайности культур - Колянда Н. К. [1, с. 89], Петкилев П. В. и Лыков С. В. - [1, с. 65]. Приводятся данные о мор-
фологии и структурных особенностях почв при их использовании - Гусев П. Г. [1, с. 114], Кизяков Ю. Е. и Кольцов А. В. [1, с.102], Мельников М. М. [1, с.60]. Активно используется термин «агрохимические показатели почв» - Мельников М. М. и Заричный В. Д. [1, с. 11]. В то же время использование табличных и графических форматов представления агрохимических и геохимических данных не позволяют наглядно оценить изменения состояния почв при их эксплуатации и совокупное действие факторов, определяющих урожайность культур.
Можно говорить о существовании агрохимического анализа почвы, цель которого - отыскание функции урожайности У(Х;, Хр, где Х;, XJ - факторы, определяющие её характеристики состояния, важные с позиций агрономии. В основе такого анализа - агрономические (Х1) и геохимические (Хр аспекты оценки плодородия почв по интегральному показателю - продуктивности (урожайности) ряда сельскохозяйственных культур.
Такой комплексный анализ состояния почвы по многочисленным параметрическим показателям ставит целью получение эмпирических соотношений между факторами, определяющими её состояние и урожайностью конкретных сельскохозяйственных культур.
Предлагается геометрический метод оценки результатов агрохимического анализа почв как вспомогательный метод, позволяющий более четко выявить лимитирующие факторы действия на урожайность культур и сопоставить возможность плодородия почвы для конкретных сельскохозяйственных культур.
Материал и методы исследований. В основе геометрического метода -построение на плоскости в радиальных направлениях от центра безразмерных величин действующих факторов относительно оптимальных их значений в земледелии, например, величин восьми факторов (рис. 1).
XI
хб*^
_х5_
Рисунок 1. Восьми-факторная плоскость, где х. = X. / Хоптим (1 = 1 ... 8)
Если на осях по каждому направлению от центра откладывать значения х; от 0 до 1 и соединить линиями отложенные координаты, то получится фигура («профиль»), разделяющая зону величин действующих факторов (внутренняя область «активности») и зону рискованного земледелия для каждого фактора («зона недостаточности») по отношению к оптимальному значению его величины. Факторная плоскость есть вид круговой диаграммы, но отличается от неё тем, что величины х; независимы друг от друга и их сумма не равна единице, как для переменных в круговой диаграмме.
На рисунке 1 «зона недостаточности» отсутствует. Применение предлагаемого геометрического метода оценки факторов плодородия далее показано на примере ряда отдельных агрохимических показателей (по содержанию подвижных форм Р2О5, N02, К2О) и прочих (таблица 1).
Таблица 1. Распределение действующих факторов в пахотном слое опытных полей для зерновых культур (по ряду литературных данных)
Сельскохозяйственная культура
Действующий фактор Пшеница озимая Ячмень озимый Ячмень яровой Кукуруза на силос Подсолнечник Рис
'П Х1, мг/100 г 1,8 (1, 4) 1,8 (1) 1,46 (2) 1,9 (1) 1,69 (2) 66,9 (3)
О Х , мг/100 г оптнм' 3,0 (1, 4) 3,2 (1) 2,4 (2) 4,3 3,8 (3) 78,0 (3)
Х, / Х 1 оптим 0,6 0,56 0,61 0,44 0,44 0,86
© ° Х2, мг/100 г 18,4 (4, 8) 10 (3) 1 4 (6, 8) 10 (3) 6 (3) 3,94 8)
Х , мг/100 г оптим 130 (9) 130 (9) 130 (9) 130 (9) 130 (9) 130 (9)
Х2 / Х 2 оптим 0,14 0,08 0,01 0,08 0,05 0,03
О «К Х3, мг/100 г 14,5 (2, 4) 14,5 (2, 4) 14,5 4) 14,5 4) 14,5 4) 14,5 (2)
Х , мг/100 г оптим 20 (2) 20 (2) 20 6) 20 (2) 20 (2) 20 (5)
Х3 / Х 3 оптим 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72
о Х4, % 2,71 (6) 2,71 (6) 2,71 (6) 2,71 (6) 2,71 (6) 2,71 (6)
у § Х , % оптим 3,28 (6) 3,28 (6) 3,28 (6) 3,28 (6) 3,28 (6) 3,28 (6)
Х4 / Х 4 оптим 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83 0,83
Л Х5, кг/га 2,3(7) 2,7(7) 2,3(7) 2,7(7) 0,39 (7) 2,7(7)
§ 8 Е а Х , кг/га оптим 4,5(7) 5,4(7) 4,5(7) 5,4(7) 0,80 (7) 5,4(7)
1* Х5 / Х 5 оптим 0,51 0,50 0,51 0,50 0,49 0,50
Таблица составлена на основе обобщения результатов исследований: (1) -Осенний Н. Г., Скляр С. И., Семенцов А. В. [1, с. 76]; (2) - Колянда Н. К. [1, с. 88]; (3) - Сычевский М. Е., Титков А. А. [1, с. 108]; (4) - Колянда Н. К. [1, с. 88] и [2]; (5) - Крайнюк М. С. [1, с. 83]; (6) - Гапиенко А. А. [1, с. 95]; (7) - Петкилев П. В.,
Лыков С. В. [1, с. 65], Изотов А. М., Тарасенко Б. А. [1, с. 46], Шепель Н. А. [1, с. 31]; (8) - [4] (данные по азоту нитратному с коэффициентом перерасчёта 30,0 от кг/га к мг/100 г); (9) - [5] (содержание в почве азота нитратного ограничено гигиеническими нормативами ПДК).
Результаты и обсуждение. На рисунке 2 представлена пяти-факторная плоскость (А - Д) с шестью профилями (1 - 6), соответствующими данным таблицы.
Такой способ представления профилей на соответствующем факторном пространстве успешно реализован в работе Иваненко В. В. [1, с. 261] при анализе параметрических характеристик эксплуатационной надёжности объекта (изделия) и в работе Устименко В. Н. [3] при анализе приоритетности составных частей организационной культуры предприятия.
Рисунок 2. Пяти-факторное пространство по направлениям: А - подвижная форма Р2О5; Б - подвижная форма азота; В - калий в почве как К2О; Г - содержание гумуса в почве; Д - плотность посева с профилями для шести сельскохозяйственных культур по данным таблицы: а) 1 - для подсолнечника; 2 - для пшеницы озимой; 3 - для ячменя озимого; б) 4 - для кукурузы на силос; 5 - для ячменя ярового; 6 - для риса
Рисунок 2 отражает различие шести профилей по конфигурации «зон активности» и позволяет расставить снижение плодородия почв по культурам в последовательности: рис - ячмень яровой - кукуруза на силос - подсолнечник -пшеница озимая - ячмень озимый, т.е., чем больше «зона активности», тем благоприятнее совокупность рассматриваемых факторов для соответствующей сельскохозяйственной культуры.
Также рисунок позволяет выявить лимитирующие факторы, - например, для ячменя ярового (5 профиль) лимитирующим является фактор по направлениям Б и А (содержание в почве подвижной формы Р2О5 на уровне 0,2 от оптимального), как и для подсолнечника (1 профиль) по направлению А (содержание в почве подвижной формы Р2О5 на уровне 0,6 от оптимального). Для
ячменя озимого (3 профиль), кукурузы на силос (4 профиль), риса (6 профиль) лимитирующим является фактор по направлениям Б и Д (плотность высева на уровне 0,5 от оптимального). Для пшеницы озимой (2 профиль) лимитирующими являются два фактора: по направлению Б (содержание в почве азота нитратного N02 на уровне 0,14 от оптимального) и Д (плотность высева на уровне 0,5 от оптимального). Лимитирующие факторы распознаются по наименьшей их «активности» в сравнении с другими факторами на соответствующем профиле.
К аналогичным результатам приводит и рассмотрение профилей по «зоне недостаточности» с координатами 1 - х., если её переместить в центр факторного пространства (рис. 3).
Рисунок 3 более чётко позволяет расставить снижение плодородия почв по культурам в той же последовательности: рис - ячмень яровой - кукуруза на силос - подсолнечник - пшеница озимая - ячмень озимый в соответствии с возрастанием «зоны недостаточности», помещённой уже в центре факторной плоскости.
Также более чётко на рисунке 3 по наибольшей координате в «зоне недостаточности» выявляются те же лимитирующие факторы, что и на рисунке 1.
При управлении урожайностью культур первоочередным должно стать устранение выявленных лимитирующих факторов соответствующими агротехническими мероприятиями.
Рисунок 3. Пяти-факторное пространство по направлениям «недостаточности» действующего фактора (1 - х.): А - по подвижной форме Р2О5; Б - по подвижной форме азота; В - по подвижной форме калия в почве как К2О; Г - по содержанию гумуса в почве; Д - по плотности высева с профилями для шести зерновых
культур по данным таблицы: а) 1 - для подсолнечника; 2 - для пшеницы озимой; 3 - для ячменя озимого; б) 4 - для кукурузы на силос; 5 - для ячменя ярового; 6 - для риса
Выводы. Предложен геометрический метод оценки результатов агрохимического анализа почв по факторам, действующим на их плодородие в отноше-
нии ряда сельскохозяйственных культур и даны примеры его применения как при сравнительном анализе качества почвы в отношении нескольких культур, так и при планировании агротехнических мероприятий по их выращиванию.
Список использованных источников:
1. Научные труды Крымского государственного аграрного университета. Юбилейный сборник / Ред. Е. В. Николаев, В. И. Копылов, В. П. Гордиен-ко, Ю. Н. Новиков, Н. М. Макрушин, И. Б. Беренштейн, И. П. Кондрахин. -Симферополь: Таврия, 1997. - 348 с.
2. Ткаченко А. Н., Рабочая тетрадь агронома по интенсивным технологиям возделывания озимых культур / А. Н. Ткаченко, А. Г. Денисенко, Л. Л. Зи-кевич, В. Ф. Сайко, А. А. Шевченко. -К., Минсельхоз УССР: Киевская книжная фабрика «Жовтень», 1985. - 151 с.
3. Устименко В. Н. Методы оценки состояния организационной культуры / Устименко В. М. Методи ощн-ки стану оргашзацшно! культури (на украинском языке) //Сборник научных трудов Таврического государственного агротехнологического университета (экономические науки) /Ред. М. Ф. Кропивко. - Мелитополь: Мелитопольская типография «Люкс». -2013. - №1 (21). - Т. 2. - С. 367-381.
4. Как правильно рассчитать норму внесения минеральных удобрений? agro.tatarstan.ru/rus/file/pub/ pub_23417.doc
5. Федеральный закон Российской Федерации «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30 марта 1999 г. - Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве», утверждённые Главным го-
References:
1. Scientific works of the Crimean state agricultural university. Anniversary collection / Edition E. V. Nikolaev, V. I. Kopylov, V. P. Gordiyenko, Yu. N. No-vikov, N. M. Makrushin, I. B. Berenstein, I. P. Kondrakhin. - Simferopol: Tavriya, 1997. - 348 pages.
2. Tkachenko A. N., A workbook of the agronomist on intensive technologies of cultivation of winter crops / A. N. Tkachenko, A. G. Denisenko, L. L. Zikevich, V. F. Sayko, A. A. Shevchenko. - K., Ministry of Agriculture of USSR: Kiev book factory «Zhovten», 1985. - 151 p.
3. Ustimenko V. N. Evaluation methods of a condition of an organization culture / Ustimenko V. M. Methods of assessment of a condition of organizational culture to culture (in Ukrainian) // the Collection of scientific works of the Taurian state agrotechnological university (economic sciences) / the Edition of M. F. Kropivko. - Melitopol: Melitopol typography «Lyuks». - 2013. - .№1 (21). -T. 2. - Page 367 - 381.
4. How it is correct to calculate a regulation of introduction of mineral fertilizers? agro.tatarstan.ru/rus/file/pub/ pub_23417.doc
5. The federal law of the Russian Federation «About sanitary and epi-demiologic wellbeing of the population» No. 52-FZ of March 30, 1999 - Hygienic standard rates of GN 2.1.7.2041-06 the «Threshold Limit Values (TLV) of chemicals in the soil» approved by the Chief state health officer of the Russian
сударственным санитарным врачом Federation on January 19, 2006 (Date of Российской Федерации 19 января 2006 Introduction: On April 1, 2006) года (Дата введения: 1 апреля 2006 г.)
Сведения об авторе: Information about the author:
Устименко Валерий Николаевич - Ustimenko Valery Nikolayevich -
кандидат химических наук, доцент ка- Candidate of Chemical Sciences, Asso-
федры земледелия и агрономической ciate Professor in Academy of Life
химии Академии биоресурсов и приро- and Environmental Sciences FSAEI HE
допользования ФГАОУ ВО «КФУ име- «V. I. Vernadsky Crimean Federal Univer-
ни В. И. Вернадского», e-mail: uvn_@ sity», e-mail: uvn_@mail.ru, 295492, Re-
mail.ru, 295492, п. Аграрное, Акаде- public of Crimea, Simferopol, Agrarnoe. мия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского».
