Тритикале является перспективной культурой не только для использования в кормовой отрасли, но и для получения хлебопекарной муки и различных продовольственных товаров — хлеба, галет, сахарного печенья и прочих. В связи с этим актуальность возделывания этого растения с каждым годом увеличивается.

Данная культура является достаточно неприхотливой и может выращиваться на почвах с пониженными показателями плодородия в различных регионах нашей страны, в том числе в Республике Тыва. Однако степень обеспеченности тритикале биологическим уровнем питания оказывает значительное влияние на эффективность ее возделывания, в связи с чем для получения хороших урожаев зерна в условиях аридной зоны сельхозпроизводителям следует проводить специальные мероприятия по повышению плодородия почвы. Помочь им в этом может разработанная российскими специалистами аналитическая модель регулирования и оптимизации содержания гумуса, подвижного фосфора и обменного калия в поверхностном слое грунта.

РЕГУЛИРОВАТЬ ПОКАЗАТЕЛИ

Известно, что пахотные земли Республики Тыва являются преимущественно слабощелочными, в основном легкого гранулометрического состава. На долю каштановых почв приходится 48% от всего объема, черноземных — 33%, а аллювиальные и прочие занимают 18%. По спектральным снимкам пашни, сделанным ФГБУ ГСАС «Тувинская» в данном регионе, можно установить низкое и почти равномерное распределение накопленных минеральных и органических веществ под посевы зерновых. По этой причине для производства зерна тритикале и других культур в подобных условиях необходимо использовать данные дистанционного зондирования, увеличивать содержание гумуса, а также повышать продуктивность угодий с помощью почвозащитных технологий, мелиорации, мероприятий по сдерживанию опустынивания и других.

Сегодня вопросы контроля плодородия почвы под посевы зерновых, особенно тритикале, в лесостепной зоне Красноярского края и биогеоценозах Республики Тыва недостаточно формализованы, несмотря на то, что с помощью обследования естественной продуктивности почв методами и технологиями дистанционного зондирования Земли удается добиться значительных успехов в данном направлении. По этой причине основной целью исследований отечественных специалистов стало выявление биоэкологического механизма регулирования плодородия почв посредством сочетания вносимых минеральных и органических удобрений для создания благоприятных условий производства экологически чистого зерна тритикале.

АНАЛИТИЧЕСКАЯ СХЕМА

В качестве предмета исследования выступили закономерности изменения уровня содержания гумуса (у₁) в слабощелочной почве, а также подвижного фосфора (y₂) и обменного калия (y₃) в зависимости от количества вносимых минеральных (х₁) и органических (х₂) удобрений. Данные значения определялись на основе сведений ФГБУ ГСАС «Тувинская». Коэффициенты и границы покрывающих их интервалов при доверительной вероятности были вычислены с помощью пакета регрессионного анализа DataFit. Для оптимизации функции двух переменных, которыми выступали минеральные и органические удобрения, использовались аналитические методы системы компьютерной математики Maple. Схема повышения содержания гумуса, подвижного фосфора и обменного калия представлялась функциональной зависимостью y₁ = f₁(x₁, x₂) + ε(x₁, x₂).

Таким образом, разработанная аналитическая модель включала расчетные схемы увеличения количества гумуса и регулирования объема необходимых элементов в почве, осуществляемых посредством сочетаний минеральных и органических удобрений. Скорректированные значения этих показателей на основе результатов геоинформационного анализа опытных полей использовались для поиска областей эффективности концентрации туков. Эксперименты показали, что полученная зависимость детерминирована более чем на 95% и может применяться в прогнозных целях в рассматриваемой предметной области.

СОДЕРЖАНИЕ ГУМУСА

При проведении опытных исследований данные по гумусированности, полученные при заданных количествах минеральных и органических удобрений и скорректированные методом дистанционного зондирования, отклонялись по абсолютной величине от вычисленных значений содержания этого органического вещества не более чем на пять процентов. Фактически разница составляла 0,78%, что гарантировало достаточную точность расчета в промежуточных узлах. Вычисленный оптимум эффективности равнялся 3,78%, что являлось наибольшим значением концентрации гумуса в исследуемой предметной области. Данный показатель достигался при внесении в почву 40 кг/га минеральных удобрений и 5 т/га органических подкормок.

Построенные линии уровней функции гумусированности при значениях 2,7, 3, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4 и 3,5% позволили определить периоды наибольшей продуктивности применения минеральных и органических туков. При этом сходимость данных по содержанию гумуса, полученных расчетным путем и оцененных методом дистанционного зондирования, оказалась выше 95%, что являлось косвенным подтверждением адекватности результатов моделирования степени гумусированности.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФОСФОРА

Осуществленные эксперименты также позволили установить, что функция схемы регулированиясодержания подвижного фосфора при внесении минеральных и органических удобрений в почву в разработанной аналитической модели имела доверительную вероятность 95%. При этом зависимость количества данного элемента была детерминирована более чем на 95%, поэтому созданная схема может использоваться в прогнозных целях в области изменения объема добавок. Опытные замеры подвижного фосфора, полученные при заданных значениях подкормок, отклонялись по абсолютной величине от вычисленных показателей не более чем на пять процентов. Фактическая разность равнялась 1,29%, что обеспечивало необходимую точность расчета в промежуточных узлах.

Максимальное значение подвижного фосфора, составлявшее30,78 мг/кг, достигалось при внесении 60 кг/га минеральных и 9 т/га органических удобрений. Сконструированные линии уровней функции содержания данного элемента при значениях 19, 23, 25, 27, 29 и 30 мг/кг позволили определить области результативности совместного применения двух видов туков. Сходимость величин по эффективности подвижного фосфора, полученных расчетным путем и оцененных методом дистанционного зондирования, превышала 92%.

ФУНКЦИЯ КАЛИЯ

Схема регулирования содержания обменного калия при внесении туков в почву представлялась аналогичной функциональной зависимостью. Концентрация этого элемента также была детерминирована более чем на 95%, поэтому модель может быть использована в прогнозных целях. Опытные значения, полученные при заданных объемах минеральных и органических удобрений, отклонялись по абсолютной величине от вычисленных данных не более чем на пять процентов. Фактический показатель в 0,25% гарантировал достаточную точность его расчета в промежуточных узлах. Содержание обменного калия при внесении минеральных и органических подкормок в почву также выражалось функциональной зависимостью. Рассчитанный оптимум в 291,65 мг/кг стал наибольшей концентрацией данного элемента в исследуемой предметной области и наблюдался при использовании 40 кг/га минеральных и 5 т/га органических туков. Построенные линии, определяющие уровни функции количества калия при 180, 195, 210, 235, 250 и 261 мг/кг, позволили определить области продуктивности применения подкормок. Сходимость данных по выбору участка максимальной эффективности обменного калия, полученных расчетным путем и оцененных методом дистанционного зондирования, превышала 95%.

Таким образом, российские специалисты на основе анализа и корректировки ряда основных показателей плодородия пахотных почв разработали аналитическую модель для обеспечения необходимого биологического уровня питания растений тритикале. При этом они использовали опытные и геоинформационные данные по влиянию минеральных и органических удобрений на продуктивность изучаемой культуры. Опытные исследования показали, что схожесть вычисленных на участках показателей эффективности гумусированности, концентрации фосфора и калия составляла более 92%, что свидетельствует о достаточной точности созданной модели.

А.-О. Н. Белек, ФГБУ ГСАС «Тувинская»; В. Н. Романов, д-р с.-х. наук, вед. науч. сотр.; А. А. Беляков, канд. техн. наук, вед. науч. сотр., Красноярский НИИСХ, ФГБНУ ФИЦ КНЦ СО РАН; Е. В. Мельникова, канд. техн. наук, ФГБОУ ВО «Красноярский ГАУ»

agbz.ru