Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Обоснование способов оценки факторов жизни растений и плодородия дерново-подзолистых почв

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Обоснование способов оценки факторов жизни растений и плодородия дерново-подзолистых почв"

? 1 :.г.?

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВ НИКОЛАЙ СЕРГЕЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ОЦЕНКИ ФАКТОРОВ ШЗНИ РАСТЕНИЙ И ШГОДОРОШ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСШ почв

06.01.09 - растениеводство 03.00.27 - почвоведение

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Пушкин - 1997

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете

Научный консультант - профессор В.Т.Васько

Официальные оппоненты: академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.А.Семенов,

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник А.А.Баранов,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Р.Г.Иванова

Ведущее предприятие - Новгородский НИПТИХИМ

Защита состоится "29" апреля 1997 г. в 14 час.30 мин. на заседании специализированного совета Д 120.37.08 по защите диссертаций в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 189620, Санкт-Петербург-Пушкин, Ленинградское шоссе, д.2, ауд.1507.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке С.-ПбГАУ.

Автореферат разослан "28" марта 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета, / ^

профессор Д^л В.Т.Васько

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В агрономии выполнен большой объем исследований по изучению факторов жизни растений, показана зависимость продуктивности растений от параметров изучаемого фактора их жизни, предложен ряд уравнений для описания этой зависимости. Однако выполненные исследования до сих пор не описаны в рамках единой аналитической концепции и принципиальный подход к решению этой задачи не найден. Отсутствие такого решения затрудняет процедуру количественной оценки действия факторов жизни растений и сдерживает создание моделей продуктивности, позволяющих достаточно точно оценивать реакцию растений на изменение условий среды.

Наряду с этим и многолетние земельно-оценочные работы, проведенные в нашей стране и за рубежем, показали, что основой эффективного использования земельного фонда является уровень плодородия почвы, интегрально выраженный в виде урожайности сельскохозяйственных культур. Однако способы оценки почвенного плодородия, в полной мере удовлетворяющие практике растениеводства, еще не разработаны. Их отсутствие обусловлено тем, что плодородие почвы представляет собой сложное явление природы, определяемое многими факторами: почвенно-литологическими, космическими, экономическими. Вместе с этим, плодородие представляет собой и сложную структурную систему, состоящую из множества признаков с параметрами данного момента времени.

В настоящее время нет объективных способов оценки среды обитания растений, позволяющих привести к сопоставимому виду всю совокупность ее параметров и на основе такого сопоставления определить фактор жизни растений, лимитирующий их продуктивность. Известные модели почвенного плодородия являются не достаточно полными и потому малопригодными дая практического использования. Более того, отсутствие объективных способов количественной оценки почвенного плодородия не позволяет достаточно точно решать вопросы его воспроизводства, что затрудняет решение многих задач современного растениеводства.

Современное растениеводство - это сложная многофункциональная отрасль сельскохозяйственного производства, конечный результат функционирования которой зависит во многом от того, насколько взаимосвязаны составляющие ее компоненты и как они воздействуют на окружающую среду. Резервы повышения эффективности растениеводства на дерново-подзолистых почвах еще достаточно велики. Об этом свидетельствуют достижения науки и передовой опыт, показывающие возможность значительного повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Однако традиционная агротехника сельскохозяйственных культур, в частности, воспроизводство плодородия почвы недостаточно полно учитывают биологические требования растений к параметрам среды обитания и состояние этой среда, имеют место нарушения в экологии и качестве получаемой продукции. Поэтому дальнейшее развитие растениеводства на дерново-подзолистых почвах требует разработки новых (наукоемких) технологий, позволяющих более эффективно использовать плодородие почвы без негативных воздействий на экологическую обстановку.

Кель работы - повышение точности оценки факторов жизни растений и плодородия дерново-подзолистых почв, совершенствование агротехники сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах.

Основные задачи ис&яеяований:

- уточнить модель, описывающую действие лимитирующего фактора жизни растений;

- разработать функцию, описывающую зависимость продуктивности растений от параметров лимитирующего фактора их жизни;

- обосновать принцип экологической и экономической целесообразности при расширенном воспроизводстве плодородия почвы;

- разработать способы оценки среды обитания.растений и плодородия дерново-подзолистых почв, построить шкалу для такой оценки;

- выделить и уточнить основные принципы сортовой агротехники сельскохозяйственных культур;

- разработать технологические приемы агротехники, направленные на минимализацию обработки почвы;

- исследовать влияние гидротермического режима дерново-подзолистых почв на их плодородие и урожайность растений.

Научная новизна работы состоит в том, что в результате ее выполнения разработана модель, описывающая действие лимитирующего фактора жизни растений, установлена количественная зависимость, отражающая существенную устойчивую связь между продуктивностью растений и параметрами лимитирующего фактора их жизни, предложен новый методический подход к оценке среды обитания растений и плодородия почвы, повышающий точность оценки.

Разработаны способы оценки среды обитания растений и плодородия дерново-подзолистых почв, позволяющие сопоставлять параметры факторов жизни растений и определять фактор, лимитирующий продуктивность растений и плодородие почвы, построена шкала для такой оценки. Разработаны новые технологические приемы агротехники сельскохозяйственных культур, направленные на минимализацюо обработки почвы и энергосбережение. Сделаны предложения по совершенствованию методики воспроизводства плодородия дерново-подзолистых почв, основанные на функции, описывающей действие лимитирующего фактора жизни растений, учитывающие экологические и экономические подходы. Разработан способ денежной оценки почвенного плодородия.

Основные положения диссертации разработаны на уровне изобретений и защищены Авторскими свидетельствами СССР Я 1053762 и Я 1139377, Патентами Российской Федерации Л 1160951, № 1230477, № 2034267 и Положительными решениями ВНЖГПЭ о выдаче Патента РФ по заявкам Л 93038623, £ 93055202, % 94000622.

Практическая значимость работы состоит в возможности использования ее результатов при оценке факторов жизни растений в условиях открытого грунта, закрытого грунта и на гидропонике; при создании моделей почвенного плодородия с целью управления его воспроизводством на нормативно-программной основе с учетом экономических и экологических подходов. Результаты исследований могут быть использованы в работах по совершенствованию агротехники сельскохозяйственных культур, в земельно-оценочных работах, а также в работах, касающихся вопросов мелиорации, окультуривания, обработки и охраны дерново-подзолистых почв.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс С.-ПбГАУ по курсу "Земледелие с основами почвоведения, агрохимии и мелиорации", по курсу "Основы технологии сельскохозяйственного

производства",и по курсу "Воспроизводство плодородия почвы и системы земледелия". Результаты исследований вошли составной частью в лекцию: "Плодородие почвы и его воспроизводство в современном земледелии". -С.-Петербург, 1992, 35 е., авторы: Лебедев Н.С., Суворов А.К.

Авторские свидетельства н Патенты РФ, полученные при выполнении диссертационной работы, включены в отчеты по программам НИР (£ гос.per.: 01860081953 и 019400Q4231).

Атюбадия -работы. Основные положения диссертационной работы доложены на 2-ой научно-технической конференции молодых ученых СевНИйГиМ в 1977 году, на вузовских научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов в 1978, 1980, 1986, 1991, 1994 и 1995 г.г. (г.Пушкин, С.-ПбГАУ), на научно-производственной конференции "Агрометеорологические ресурсы и продукционные процессы в растениеводстве" (г.Киев, 1991 г.).

Публикация. По материалам диссертации опубликовано 28 научных работ, в т.ч. 8 изобретений, которые отражают основное содержание работы.

Структура н объем работу. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, основных выводов, предложений производству, библиографии и приложений. Материал работы изложен на 280 страницах машинописного текста, включает 20 таблиц, 17 рисунков. Список использованной литературы включает 280 наименований, в т.ч. 10 работ иностранных авторов. Приложения на 43 стр. включают методики расчетов по разработанным в диссертации моделям и 18 таблиц.

ттгигпжйтшя тт^яртят^, ^ипптшя ня завтту.

1. Модель и функция, описывающие действие лимитирующего фактора жизни растений.

2. Обоснование способов оценки факторов жизни растений, среда обитания растений и плодородия дерново-подзолистых почв.

3. Новые подходы в методике оценки воспроизводства плодородия почвы в растениеводстве, осуществляемые на основе функции, описывающей действие лимитирующего фактора жизни растений с учетом экологических и экономических подходов.

4. Новые технологические приемы агротехники сельскохозяйственных культур, направленные на минимализацию обработки почвы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕДЫ ОБИТАНИЯ РАСТЕНИЙ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Среда обитания растений включает совокупность факторов их жизни. Основные из этих факторов свет, тепло, вода, воздух, элементы питания. Эти факторы в различных зонах Земли представлены в неодинаковых количествах и их. параметры в значительной мере зависят от агроклиматических ресурсов и плодородия почвы. В этой связи в диссертационной работе рассмотрена характеристика дерново-подзолистых почв и агроклиматических ресурсов на северо-западе Нечерноземной зоны.

Характеристика агроклиматических ресурсов. Рассмотрены ресурсы агроклимата, имеющие первоочередное значение для жизнедеятельности растений, в частности: интенсивность и спектральный состав света, радиационный баланс, состав воздуха, температурный режим (воздуха и почвы), количество осадков, продолжительность вегетационного периода, запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы.

Отмечено, что радиационный баланс на северо-западе Нечерноземной зоны не является лимитирующим фактором для жизни растений, а состав воздуха довольно постоянен ж не отличается от его состава в других регионах, концентрация COg в атмосфере составляет 0,03!«. Тепловой режим и количество осадков подверженн большим колебаниям как по территории региона так и во времени, ГТК изменяется от 1,4 до 2,0, а в отдельные годы от 0,6 до 3,1 (Алпатьев A.M.,1969). Колебания запасов продуктивной' влаги в почве также велики и зависят от состояния погоды. В целом агроклиматические ресурсы на северо-западе Нечерноземной зоны считаются благоприятными для большинства выращиваемых здесь сельскохозяйственных культур, однако требуют соответствующего учета, позволяющего достаточно точно оценивать реакцию растений на изменение условий среды.

Характеристика дерново-подзолистых почв. Рассмотрена общая характеристика дерново-подзолистых почв, их формирование, минералогический и химический, состав почвообразующих пород, свойства, определяющие плодородие (валовые запасы и содержание подвижных форм основных элементов питания растений, содержание и состав гумуса,

состав поглощенных катионов, рН, агрофизические свойства), мелиоративное состояние, уровень естественного плодородия.

Отмечено, что мелиоративная неустроенность дерново-подзолистых почв, различия по физико-химическим свойствам, окультуреннос-ти, степени развития дернового и подзолистого процессов, снижают эффективность использования этих почв в растениеводстве, затрудняют решение задач по воспроизводству их плодородия, требуют дополнительных затрат на окультуривание. В этой связи для дальнейшего развития растениеводства на дерново-подзолистых почвах необходима достаточно точная оценка их плодородия, позволяющая совершенствовать агротехнику сельскохозяйственных культур без негативных воздействий на 01фужаящую среду.

Методы исследований. Методы исследований, выполненных по оценке факторов жизни растений и плодородия дерново-подзолистых почв базируются на законах научной агрономии (закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений, закон совокупного действия факторов, закон минимума, оптимума и максимума, закон возврата). Наряду о этим при выполнении диссертационной работы проведены теоретические, патентные и экспериментальные исследования, использованы системный анализ, математическое моделирование, статистические методы.

Объектом для экспериментальных исследований послужили дерново-цодзолистые почвы различного гранулометрического состава, осушенные закрытым дренажем, расположенные в хозяйствах Ленинградской и Новгородской областей.

Метеорологические наблюдения и наблюдения за мелиоративным состоянием осушенных земель проведены по методическим указаниям СевНШГиМ (1972). Параметры агрофизических свойств почвы определены по.общепринятой методике (Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов A.M., 1987). Параметры агрохимических показателей плодородия почвы определяли по образцам почвы в Ленинградской областной проектно-изыскательской станции агрохимического обслуживания сельского хозяйства: рН - солевой вытяжки, содержание гумуса -по Тюрину, Р205 - по Кирсанову, KgO - по Кирсанову, содержание микроэлементов - по методике ЦИНА.

Динамику нарастания биомассы растений в полевых опытах определяли по пробам этих растений. Отбор проб проводили на общих посевах ячменя сорта Криничный на площадках 0,25 кв.м в трехкратной

повторности. В этих пробах подсчитывали количество продуктивных и непродуктивных стеблей, количество листьев, определяли длину и ширину листа, высоту растений, определяли биомассу культурных и биомассу сорных растений, содержание зольного вещества в биомассе культурных и сорных растений определяли путем сжигания проб сухой биомассы этих растений.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И СПОСОБЫ ОЦЕНКИ ФАКТОРОВ 2НЗНИ РАСТЕНИЙ И ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ

2.1. Принципы моделирования продуктивности агроэкосистем.

Рассмотрены аналитический и идентификационный принципы построения моделей продуктивности агроэкосистем, а также принципы оценки этих моделей и подразделение моделей агроэкосистем и их подсистем по принципу определенности решений. Отмечены преимущества идентификационных моделей, способность на их основе предвидеть и объяснять поведение исследуемого объекта (растения) в широком диапазоне условий внешней среды (агроэкосистемн), выявлять недостатки в ее использовании и организации с целью улучшения ее состояния, структуры, функционирования. Отмечено, что создание таких моделей повисит точность оценки агроэкосистем (среды обитания, плодородия почвы) и позволит решать задачи по управлению продукционным процессом на новом теоретическом уровне.

2.2. Способы оценки факторов жизни растений и модели продуктивности.

Указано, что известные законы научной агрономии отражают качественную сторону описываемых явлений, однако не имеют точного математического выражения, в результате чего не позволяют количественно оценивать действие факторов жизни растений и реакцию этих растений на изменение условий среды. Приведена типичная кривая однофакторной зависимости, имеющая вид параболы (Б.А.Доспехов, 1985), и рассмотрены функции (Ю.Либих, Э.Митчерлих, М.Г.Хо-мовненко, Н.Г.Коломиец, А.Ш.Ишемьяров, А.С.Образцов, С.А.Соколов и др.), предложенные для описания этой кривой или для количественной оценки взаимосвязи растений с факторами их жизни, отмечены их недостатки.

Проведен анализ действия факторов жизни растений, разработана модель (рис.1), отражающая зависимость продуктивности растений от параметров отдельного фактора их жизни, например, температуры воздуха. Действие фактора рассмотрено в системе координат, где на оси абсцисс отложены параметры температуры. На этой оси обозначен минимальный вз_ параметр температуры, при котором возможно начало жизнедеятельности конкретных растений, и максимальный в2 параметр температуры, при котором указанные растения прекращают свою жизнедеятельность. За пределами этих параметров жизненные функции растений подавлены, а в их пределах расположена область состояния внешней среды, в которой' возможна та или иная продуктивность растений, причем максимальную продуктивность эти растения проявляют при оптимальном "а" значении параметров рассматриваемого фактора их жизни.

Рис.1. Зависимость продуктивности растений от параметров изучаемого фактора их жизни.

В точке "а" восстановлен перпендикуляр к оси абсцисс и на нем величиной. А обозначена на оси ординат максимальная продуктивность растений. Полученные величины в^ А, в2 связаны между собой кривой линией, имеющей вид параболы. Очевидно, что такое решение уточняет известную модель однофакторной зависимости (Б.А.Доспехов, 1985) и отражает действие закона минимума, оптимума и максимума.

Разработана функция для описания кривой, изображенной, на рис.1. Функция имеет следующий вид

или можно по другому

У = А[1- (1.-^4^-2)^. 2

где п = 1.

Знак (а{ означает "величина а по модулю", т.е. здесь выбрасывается знак а. Например, с этим знаком (х-а) = (а-х).

Разработана модель (рис.2) отражающая совокупное действие факторов жизни растений. С помощью этой модели установлены причины, снижающие точность аппроксимации экспериментальных данных кривой, построенной по выражениям 1 и 2, ограничивающие возможность практического использования этих формул (асимметричность парабол, нецелесообразность определения величины В2, если опыт и расчеты проводят только в лимитирующей области действия фактора жизни растений, и наоборот - нецелесообразность определения величины в-., если исследуют действие фактора в ингибирующей области).

действия факторов жизни растений.

1 - фактор с узким диапазоном приспособляемости растений к параметрам среды; 2,3 - факторы с широким диапазоном приспособляемости растений к параметрам среды.

В этой связи исследуемый фактор жизни растений (рис.1) разделен на два фактора по функциональному признаку, а именно: В области, в которой этот фактор лимитирует продуктивность растений (параметры в^. ..а), назван лимитирующим фактором; а в области, в которой он ингибирует жизнедеятельность растений (параметры а...В2), назван ингибирующим фактором. На этом основании парабола (рис.1) разделена по ее оси на две ветви: лимитирующую ветвь

с директрисой в^а и кнгибирующув ветвь с директрисой ав2<

Для лимитирующей ветви параболы (рис.3,а) разработана функция следующего вида

у.А.[1-(1-+=+) ]. 3

где: у - продуктивность растений;

а - оптимальный параметр конкретного фактора жизни растений; в - минимальный параметр этого фактора жизни растений; х - фактический параметр того же фактора жизни, в $ х £ а; А - максимальная продуктивность растений; Л - показатель степени. 1. При л = 1 функция линейна.

X х

Рис.3. Графическое изображение действия фактора жизни растений, а - лимитирующая область, б - ингиби-рующая область, ® - опытные данные Гельригеля.

Для ветви параболы, описывающей зависимость продуктивности растений от ингибирующего фактора их жизни (рис.3,6) разработана функция следующего вида

Г __ _ г* |

4

" " г п 1

у»а.|1- (1--!-=-!-) J,

где в - максимальный параметр конкретного фактора жизни растений,

а £ х> 6 6.

Сказано, что растения живут в пространстве и времени, представляют собой сложную геометрическую фигуру, что их продуктивность характеризуется главным образом приращением биомассы на единице площади в единицу времени, т.е. увеличением занимаемого в окружающей среде объема, приращение которого пропорционально третьей степени. При этом количество клеток, атомов, ионов, находящихся в биомассе растения, дискретно, оно выражено целым числом, а площадь листовой и другой поверхности растения всегда пропорциональна квадрату. В этой связи выдвинуто предположение о том, что показатель степени п. в уравнениях 3 и 4 должен быть выражен целым и постоянным числом.

Построена математическая модель, состоящая из парабол, составленных из ветвей, расчитанных по выражениям 3 и 4 при различных показателях степени п 2, п. = 3, п - 4). Эта модель показала, что зависимость между продуктивностью растений и факторами их жизни не может быть многофункциональной, она должна быть подчинена одному критерию - закону равнозначности факторов жизни растений. Если критерии различны, то факторы не равнозначны.

Приведены экспериментальные данные Гельригеля, А.Ш.Ишемьярова, В.А.Семенова, Ю.Й.Касицкого, А.А.Ничипоровича, О.А.Соколова, Харьковской опытной станции по оценке действия факторов жизни растений. Установлено, что эти данные хорошо аппроксимируются ветвями кубичной параболы, построенной по выражениям 3 и 4. Рас-читанные по этим выражениям данные близки или совпадают с опытными данными названных авторов. Таким методом определен показатель степени в уравнениях 3 и 4. В этой связи уравнения 3 и 4 принимают следующий вид

где в - минимальный в лимитирующей области (рис.3,а) или максимальный. в ингибирующей области (рис.3,6) параметр исследуемого фактора жизни растений.

Разработанное уравнение 5 представляет собой функцию, описы-

дуемого фактора их жизни. При этом все факторы среды качественно равнозначны для жизни растений, а их действие (главным образом в лимитирующей области) подчинено одной количественной зависимости, причем максимальную продуктивность, равную А, растения проявляют

5

вающую зависимость продуктивности растений от параметров иссле-

только при совокупном действии всех факторов их жизни, параметры которых равны "а" (а^, а£, ад, рис.2). Фактическую продуктивность этих растений (качество продукции) контролирует фактор, находящийся либо в минимуме, либо фактор, находящийся в максимуме. При этом каждому значению аргумента х (рис.1,3) в пределах жизненно важных параметров конкретного фактора их жизни соответствует вполне определенное значение функции у.

Отмечено, что установленные зависимости 3 и 4 включают в себе указанные выше законы научной агрономии, обобщают и объединяют их. Они выражают устойчивую существенную связь между продуктивностью растений и параметрами лимитирующего или ингибирующего фактора их жизни. Разработанные модели продуктивности 3, 4, 5 не допускают изменения структуры и характера включенных величин. Искомая размерность левой части в этих зависимостях соответствует размерности, получаемой в их правой части. Таким образом установлено, что разработанные зависимости повышают точность оценки действия факторов жизни растений.

Указано, что действие некоторых факторов жизни (например, света) описывается ветвью кубичной параболы в лимитирующей области, а в ингибирующей области зависимость продуктивности растений от интенсивности света (в пределах солнечного излучения) практически линейна.

Установлено, что для тех случаев, когда действие факторов жизни растений изучают на каком-либо фоне плодородия почвы, удовлетворяющим ту или иную урожайность растений, равную С, выражение 5 следует привести к вшгг

где: С - урожайность растений по фону,

(А - С) - максимальная прибавка урожайности в опыте.

Предложено использовать разработанные модели продуктивности в качестве расчетной основы для оценки состояния среды обитания растений и плодородия почвы. Отмечено, что в качестве дополнительного доказательства справедливости выражений 3, 4, 5, 6 можно привести опытные данные А.С.Образцова, И.Е.Вольвач, Симбилейской опытной станции, Яснопольского опытного поля, которые также близки к результатам вычислений по разработанным моделям. Можно привести данные и других авторов.

6

2.3. Способы оценки состояния среды обитания растений.

Рассмотрены основные методические подходы к оценке состояния среды обитания растений и агроресурсов, изложенные в работах Ю.И.Чиркова, М.И.Будыко, Д.И.Шашко, А.М.Алпатьева, А.А.Ничипоро-вича, И.С.Шатилова, Н.Ф.Еондвренко, Е.Е.Жуковского, Е.Е.Жученко, А.Ф.Чудновского, Х.Г.Тооминга, А.П.Федосеева, Ю.Одума, Ф.Рамада и других ученых. Отмечено, что эти подходы базируются на равнозначности и незаменимости факторов жизни растений и неравноценности этих факторов в среде обитания.

Разработан способ оценки состояния среды обитания растений, построена шкала для такой оценки. В качестве критерия оценки использованы разработанные в п.2.2 модели продуктивности 3 и 4 при /1 = 3. Оценка состояния среды выражена в баллах, объем шкалы -100 баллов. Способ позволяет сопоставлять параметры среды обитания по каждому фактору жизни растений, определять фактор, лимитирующий или ингибирующий продуктивность растений, и определять количественную величину по каждому фактору жизни растений, необходимую для улучшения среды обитания до требуемого ее состояния.

Способ запатентован. Сделаны предложения для практического использования способа в работах по совершенствованию агротехники сельскохозяйственных культур.

2.4. Сущность почвенного плодородия.

Проведен анализ различных форм проявления.почвенного плодородия, рассмотрена взаимосвязь между, различными видами плодородия почвы, построена модель, иллюстрирующая динамику эффективного плодородия дерново-подзолистой почвы. Изложены причины и условия их действия,, затрудняющие постижение сущности почвенного плодородия. Предложен новый методический подход к разрешению затронутой проблемы, направленный на упрощение ее решения с сохранением всех элементов для глубокого постижения сущности плодородия почвы. С этой целью рассмотрено плодородие педона - элементарной почвы, реально существующей в пространстве. Анализ плодородия почвы, как явления природы, проведен в форме способности почвы удовлетворять потребности растений в необходимом веществе, рассмотрена сущность этого процесса при различных сценариях состояния растений и среды их обитания. Такой анализ углубил представ-

ление о сущности почвенного плодородия, позволил более широко рассмотреть особенности его функционирования, зависимость от внешних условий и биологических особенностей растений.

В результате анализа установлено, что плодородие почвы представляет собой функцию комплекса переменных; часть из которых (химический, биологический состав почвы, водный режим, агротехника и др.) может быть управляема, другая часть (погодные условия и связанные с ними процессы, происходящие в почве) - нет. Предложено определение плодородия почвы, отражающее связь его параметров с биологическими требованиями растений.

2.5. Корреляционное поле почвенного плодородия.

Отмечено, что оценка почвенного плодородия является сложной задачей, решение которой требует особого методического подхода.

В этой связи разработана модель плодородия почвы (рис.4), на которой, известные виды плодородия почвы изображены графически в виде линий регрессии (корреляционного поля) и рассмотрены на примере наименьшей почвенной разновидности - педона.

Уровень естественного плодородия Ре на этом поле изображен прямой линией с ординатой а. Искусственное повышение плодородия почвы изображено вектором АК. Показано, что каждое дополнительное приложение затрат на повышение плодородия почвы (по оси Ь ) сопровождается не одинаковой (пунктирный вектор АМ), а уменьшающейся (по кривой АВ) прибавкой урожайности. Обозначено, что искусственное плодородие почвы, наложенное на естественное, дает уровень экономического Рэк плодородия.

Отмечено, что потенциальное Рп плодородие должно быть сопряжено с агроклиматическими ресурсами данной местности, его параметры должны обеспечивать и экологическую безопасность ландшафта. Уравнение этого вида плодородия носит линейный характер, а его уровень на рис.4 изображен прямой линией с ординатой Параметры признаков этого вида плодородия предложено устанавливать либо по агроклиматическим ресурсам, либо определять практически по потреблению элементов питания растениями, когда они находятся в оптимальных для их роста условиях.

Указано, что эффективное плодородие Рд почвы является нелинейной величиной и может быть выражено уравнением криволинейной регрессии. При этом эффективное плодородие почвы изменяется в пре-

делах потенциального. Это реально развиваемое (фактическое) плодородие почвы. Оно обусловлено термодинамическим состоянием почвы и атмосферы и, прежде всего, их гидротермическим режимом, а также совокупностью слагающих его признаков с параметрами данного момента времени, один или часть из которых лимитируют продуктивность растений.

Р

С 6

а

С

¿м / —* — \ N N N 5

! // / 3 о* N N , >

/ ^ ! ' V N Ч :-

Рис.4. Корреляционное поле плодородия почвы.

Показано, что в полосе корреляционное поля между прямыми линиями с ординатами а и 8 расположена область расширенного воспроизводства почвенного плодородия. Отмечено, что при достижении экологически безопасного уровня плодородия почвы наступает период простого воспроизводства плодородия, задача которого - биоло-гизация растениеводства: поддержание в почве бездефицитного баланса гумуса и элементов питания, благоприятной рН, защита почв от эрозии и т.д.

Показано, что в результата неправильного использования почвы, плодородие падает (кривая ВК). С помощью корреляционного поля предложено устанавливать величину дЕ снижения почвенного плодородия и выражать ее, например, в баллах, а также в денежном выражении определять фонд возмещения, необходимый для восстановления

исходного плодородия данной почвы.

Отмечено, что в связи с техногенным воздействием человека на природу задача агрономической науки состоит в том, чтобы предвидеть характер изменений в биосфере, уметь предсказывать ее возможное состояние и заранее определять новый уровень потенциального плодородия почвы Рт, адекватный новому состоянию атмосферы. Такое повышение плодородия почвы на рис.4 обозначено вектором ВР. При этом показано, что затраты на повышение плодородия почвы также будут сопровождаться уменьшающейся прибавкой урожайности (по кривой ВС),

Таким образом, разработанная модель плодородия почвы, позволяет проследить общие тенденции существования и развития различных видов почвенного плодородия, упрощает решение задач по его воспроизводству и позволяет подойти к более точной оценке плодородия.

2.6. Способы оценки почвенного плодородия.

Рассмотрены основные подходы к оценке почвенного плодородия. Отмечено, что В.В.Докучаев и Н.М.Сибирцев, положив в основу оценки признаки и свойства самих почв, стремились дать объективную, легко контролируемую и проверяемую основу, исключающую субъективизм в оценке земель, Б.Б.Полынов (1903) при оценке почв по плодородию предложил вывести объединенную кривую по различным свойствам почвы, Г.М.Тушн (1925) предлагал найти такой критерий, который суммировал бы влияние всех признаков и свойств почвы. Отмечено, что в настоящее время В.А.Семенов, И.И.Карманов, И.И.Свен-тицкий, И.И.Васенев, Д.А.Букреев и другие ученые ставят вопрос о выведении единого критерия оценки, позволяющего приводить к сопоставимому виду всю совокупность параметров плодородия и оценивать их действие в целом и каждого из них в отдельности. В.А.Семенов (1992) указывает, что при составлении бонитировочной шкалы нужно найти необходимый минимум свойств и признаков почвы, которые должны быть конкретны, относительно стабильны и легко доступны для полевого и аналитического определения, а затем следует установить форму и тесноту связей свойств и признаков почвы с урожайностью сельскохозяйственных культур, т.е. найти уравнение, адекватно описывающее связь урожайности со свойствами почвы.

Нами в этой связи в качестве критерия оценки плодородия дерново-подзолистых почв, адекватно описывающего связь урожайности с

параметрами признаков плодородия предложено использовать разработанную выше функцию 5, а оценку плодородия почвы проводить по основным (относительно стабильным) признакам плодородия с учетом поправочных коэффициентов на дополнительные признаки плодородия.

В число основных (относительно стабильных) признаков плодородия включены: гранулометрический состав (содержание физической глины), содержание гумуса, рН, содержание подвижных форм элементов питания (макро- и микро-). Отмечено, что гранулометрический состав является фундаментальным признаком почвы с глобальным воздействием на всю почвенную систему: Все эти признаки конкретны и легко доступны для полевого и аналитического определения.

В число дополнительных признаков включены мощность пахотного слоя, можно включить экспозицию и крутизну склона, уровень грунтовых вод и некоторые другие. Эти признаки уточняют меру плодородия почвы, они относительно стабильны и легко доступны для измерений.

Разработан способ оценки плодородия дерново-подзолистых почв, который осуществляют следующим образом.

1. Выбирают эталонную почву. Для этой почвы устанавливают параметры верхнего эталона сравнения по основным (относительно стабильным) признакам плодородия. Эти параметры должны соответствовать либо потенциальному плодородию этой почвы, допускающему получение максимально возможного урожая большинства выращиваемых или основных культур (в провинции, регионе) при высоком качестве их продукции, либо эти параметры устанавливают исходя из условного (административного) эталона сравнения, учитывающего предельно эффективное использование агроресурсов. Этим параметрам присваивают высший балл, например, 100.

2. Определяюгиижний эталон сравнения. С этой целью для тех же признаков плодородия устанавливают минимальные (при необходимости и максимальные) параметры, допускающие получение либо очень малого урожая тех же культур, либо их урожая с непригодным качеством продукции. Эти параметры можно установить административно, исходя из условного эталона почвы, обладающей ничтожно малым плодородием. Этим параметрам присваивают нулевой балл.

3. Строят оценочную шкалу, которую выполняют в виде таблицы (см.табл.1). В'таблице размещают шкалу баллов плодородия, объемом, например, 100 баллов и с шагом, например, 10 баллов, и ос-

таблица 1

Шкала для оценки плодородия дерново-подзолистых почв

Признаки почв е н н ого плод о р о д и я

« и « ей о - Ф К К й к а 15 с 1 Р( Ш О чк о о Содержание макроэлементов мг/100 г почвы Содержание микроэлементов по методике ЦИНА, мг на 1 кг почвы: ГОСТ 26437-35

о о, о ч о § я о К т го о а Й а> Я ФЙЧ «й О К о>е< "О-о <5 £ (Ц о £§ о О, й о и ю о ог Он и о § о & а о и & 0 ы 0) Э 1 ■г-1 1 -< О к & а> и р< а> хэ а С) ч со Э о е Р< о т Е-< о ей Рн « я к & « со 1 - РР? со 1 >&№ а) § а, о о я к со 1 свЪй ■о о г Еч Оч са 1 Ен Л СЙ у« 3 а тН О М л ч о со 1 Л ч о 3 тЧ

о ог « о От> >

V. РЧ о ^ о о о

100 20 - 40 7,0 >9 50 50 40 20 3,0 1,0 20 14 10

90 15 50 5,6 4,8 .27 27 22 11 1,7 0,56 11 7,9 5,6

80 60 5,2 3,7 21 21 17 8,4 1.3 0,42 8,4 5,9 4,2

70 10 5,0 3,0 17 17 13 6,6 1,0 0,33 6,6 4,6 3,3

60 5 70 4,8 2,6 13 13 10 5,2 0,8 0,26 5,2 3,7 2,6

50 4,6 2,1 10 10 8 4,2 0,6 0,21 4,2 3,0 2,1

40 4,5 1,6 8 8 6 3,2 0,4 0,16 3,2 2,2 1,'б

30 4,3 0,9 6 6 4 2,2 0,3 0,11 2,2 1,5 1.1

20 4,1 0,6 3 3 2 1,2 0,2 0,06 1,2 0,84 0,6

10 4,0 0,2 1 1 0,5 0,6 0,15 0,03 0,6 0,4 0,3

0 <3,9 <0.1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 '0,01 <0,01 ¿0,01 <0,1

новные (относительно стабильные) признаки плодородия. В эту таблицу вписывают параметры по каждому признаку плодородия, соответствующие высшему и нулевому баллу. По оценочной основе, расчитываемой по уравнению 5, которое приводят к следующему виду

определяют параметры плодородия почвы для уровня, обладающего конкретным в объеме оценочной шкалы количеством баллов, например, 90, 80,..., 10, которые также вписывают в эту таблицу.

Нормативной базой при составлении шкалы послужили параметры признаков плодородия, установленные для дерново-подзолистых почв на основе многолетних данных полевых и вегетационных опытов, проведенных СЗНИИСХ, АФИ, С.-ПбГАУ, ТСХА, БСХА, 1ЩА0 и др.учреждениями. Все выбранные признаки носят устойчивый характер, в пределах от минимального до максимального значения параметров тесно коррелируют с урожайностью культур и качеством их продукции, отражают степень соответствия почвы биологическим требованиям растений и контролируются агрохимической, службой. Отмечено, что автор не притязает на полную законченность оценочной шкалы, ибо параметры верхнего и нижнего эталонов сравнения требуют дальнейшего уточнения. Уточнения требует и размещение дерново-подзолистых почв по гранулометрическому составу. Шкала может включать содержание Са, Ре,и и других элементов питания.

4. Проводят оценку конкретной почвы. Берут пробу этой почвы и в результате ее физико-химического анализа определяют фактические параметры каждого (необходимого) признака плодородия.

С этой целью в 1992-1993 гг. наш были отобраны пробы дерново-подзолистой тяжелосуглинистой, почвы опытного поля С.-ПбГАУ, где заложен опыт по изучению специализированных севооборотов, и направлены на анализ в Ленинградскую областную проектно-изискательскую станцию химизации сельского хозяйства. На основе полученных данных проведена оценка плодородия данной почвы, которая изложена в диссертационной работе.

5. Устанавливают признак, лимитирующий плодородие испытуемой почвы. В исследуемой нами почве таким признаком явилось содержание подвижного калия, равное 18,9 мг на 100 г почвы, оцениваемое в 76 баллов. По лимитирующему признаку плодородия конкретной почвы определяют предварительный балл ее плодородия.

6

6. Определяют окончательный балл плодородия конкретной почвы. Этот балл определяют с учетом поправочных коэффициентов на дополнительные признаки плодородия, например, на мощность пахотного слоя. Для этого по каждому дополнительному признаку строят свою шкалу с поправочными коэффициентами, причем эти коэффициенты не могут быть выше 1, т.к. для оценки использована закрытая шкала. По окончательному баллу оценивают и сравнивают плодородие различных дерново-подзолистых почв в масштабе хозяйства, провинции, региона и т.д., определяют действительно возможную урожайность культур. Отмечено, что более точную оценку плодородия почвы можно проводить только относительно конкретных растений.

7. По разности заданного (требуемого) и фактического параметров каждого признака плодородия исследуемой почвы определяют количественную величину каждого из этих признаков, необходимую для повышения плодородия указанной почвы до требуемого (например, экономически и экологически обоснованного) уровня ее плодородия.

2.7. Способы определения стоимости почвенного плодородия.

Рассмотрены методические подходы к определению стоимости плодородия почвы и цены земли, предложенные в работах В.А.Ковды, И.И.Карманова, В.И.Щербинина, В.М.Володина, Р.Ф.Ереминой и других ученых. Отмечено, что оценка плодородия почвы в денежном выражении должна стать важным условием рационального землепользования, бережного отношения к природе, охраны всего почвенного покрова.

Разработан способ денежной оценки почвенного плодородия, позволяющий определять стоимость плодородия и затраты на его воспроизводство как по отдельному признаку плодородия (относительно стабильному), так и по всей их совокупности, изложена методика этой оценки, сделаны рекомендации для практического использования способа.

3.: ОЦЕНКА ГИДРОТЕРШЧЕСКОГО РЕЖИМА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ

Рассмотрены условия, характер и особенности формирования гидротермического режима дерново-подзолистых почв на Северо-Западе Нечерноземной зоны. Отмечено, что гидротермический режим в этой зоне является одним из основных факторов, лимитирующих плодородие дерново-подзолистых почв. На основе исследований, проведенных на

дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве опытного поля СтПбГАУ по оценке ее гидротермического режима, установлено, что температура и влажность почвы являются основными (динамичными) признаками ее плодородия, параметры которых весьма изменчивы и в значительной мере зависят от состояния погоды. Обнаружено, что накопление зольного вещества в растениях ячменя сорта Криничный существенно зависит от параметров гидротермического режима почвы. Например, в 1992 г. на опытном поле в посевах ячменя в течение его вегетации лимитирующим признаком плодородия был острый дефицит влаги в почве пахотного слоя. Этот год характерен высокими температурами и незначительным количеством осадков в мае-июне-июле-августе месяце.

В 1993 г. накопление зольного вещества растениями ячменя сорта Криничный в период их вегетации било неравномерным и сильно зависши от параметров гидротергаческого режима почвы и конкуренции сорных растений. Установлено, что снижение накопления зольного вещества растениями ячменя совпало с периодами переувлажнения почвы, когда ее влажность превышала наименьшую влагоемкость (30% к У), и снижения температуры почвы ниже 12°С, а также в период быстрого развития сорной растительности с 20 июля по 10 августа. В этот период сорные растения получили благоприятные условия гидротермического режима для своего развития и практически использовали все возможности почвенного плодородия для своей жизнедеятельности, угнетая растения ячменя. После завершения роста сорняков, ячмень возобновил накопление зольного вещества и количество запасаемого зольного вещества в период с 15 по 31 августа составляло около 1,5 г/м^сут, рис.5, рис.6.

В результате оценки гидротермического режима и оценки плодородия дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы опытного поля установлено, что потенциальные возможности этой почвы по формированию урожайности сельскохозяйственных культур достаточно велики и их нужно учитывать при воспроизводстве плодородия. Особое значение следует уделять регулированию гидротермического режима.

Показана динамика температуры воздуха и температуры почвы на глубине 5 и 30 см, динамика влажности почвы на глубине 0-5 и 15-20 см в 1992-1993 гг., показана динамика накопления зольного вещества в посевах ячменя в 1992-1993 гг. Проведен анализ данных.

1 - накопление зольного вещества растениями ячменя, 2 - накопление зольного

Рис.6. Динамика накопления зольного вещества в посевах ячменя сорт Криничный в 1993 г. (опытное поле С.-ПбГАУ, срок посева 20 мая)

4. ПРЙЕШ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ АГРОТЕХНИКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ

Экологические проблемы, связанные с использованием дерново-подзолистых почв. Проведен анализ научного материала по данному вопросу, рассмотрены экологические проблемы, порождаемые применением минеральных удобрений, тяжелой техники, пестицидов, мелиоративных работ, интенсивной; обработки почвы. Отмечено, что эти проблемы обусловливают необходимость дальнейшего совершенствования агротехники сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах, что в этих условиях возрастает значение моделей плодородия почвы, включающих научно-обоснованные параметры признаков плодородия, которые позволят более эффективно использовать материально-технические ресурсы и потенциальные возможности дерново-подзо-листнх почв.

ДИИШШ экологической g акримпРСТРЙ целесообразности при расширенно»! воспроизводстве почвенного плодородие. Рассмотрены принципиальные подходы к определению уровня и параметров потенциального плодородия почвы, предложенные в работах Т.Н.Кулаковской, Б.Г.Розанова, Х.Г.Тооминга, И.И.Свентицкого и других ученых. Отмечено, что эти принципы направлены в основном на максимальное использование всех жизненно важных для растений факторов, на максимальную продуктивность посевов.

На основе анализа функции 3 при й = 3, описывающей зависимость продуктивности растений от параметров лимитирующего фактора их жизни, обоснован принцип целесообразности, направленный на экономически выгодное и экологически безопасное использование потенциальных возможностей плодородия почвы и выделены различные по эффективности области использования плодородия почвы (рис.7).

Выделена область Дх, соответствующая переходу (Лу) функции у с возрастания на плато, в которой значения параметров х по каждому признаку плодородия почвы равны 0,5...0,6(а-в), а значения функции составляют 0,88...Q.94A, (рис.7)

х = 0,5...0,6(а-в); х = 0,55(а-в);

у = 0,88...0,94А; уср = 0,91А.

Указано, что экономически выгодное расширенное воспроизводство плодородия почвы целесообразно до уровня, равного 0,91А. Дальней-

шее повышение параметров плодородия будет сопровождаться незначительным, стремящимся к нулю, приращением урожайности.

Рис.7>. Графическое изображение действия лимитирующего фактора жизни растений и различные по эффективности области использования плодородия почвы, йх - область экономически выгодного использования плодородия почвы; - область низкой эффективности использования плодородия почвы; й^ - область средней, эффективности использования плодородия почвы; - область высокой агрохимической нагрузки на почву, повышенного экологического риска.

Наряду с экономической выгодой расширенное воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв до уровня 0,91А экологически безопасно, оно не приведет к перенасыщению почвы элементами питания и не окажет негативного воздействия на окружающую среду. При таком уровне экономического плодородия почвы ее эффективное плодородие меньше зависит от погодных условий и охватывает более широкий интервал вероятного количества осадков и активных температур для формирования благоприятного гидротермического режима почвы.

Обиив вопросы воспроизводства плодородия почва. Указано, что приамы воспроизводства плодородия на дерново-подзолистых почвах связаны с улучшением параметров плодородия и свойств этих почв путем агротехнических, агрохимических и мелиоративных мероприятий. Рассмотрено значение севооборота в окультуривании дерново-подзолистых почв, значение органического вещества в воспроизводстве плодородия, его источники, определены статьи баланса азота. Отмечено, что азотный режим на дерново-подзолистых почвах должен быть сопряжен с их гидротермическим режимом. Сделаны предложения по уточнению расчета доз удобрений, основанные на сравнении параметров фактического плодородия конкретной, почвы с параметрами экономически выгодного и экологически безопасного уровня плодородия этих почв.

Исследованы причины неудовлетворительного действия закрытого дренажа в глинистых и суглинистых почвах, сделаны предложения по снижению отрицательного действия этих причин, приведены экспериментальные данные, полученные на осушенных дерново-подзолистых почвах в хозяйствах Ленинградской и Новгородской областей. Показано, что глубокие обработки улучшают работу дренажных систем, разработана методика гидравлической оценки этих мероприятий. Разработано устройство для определения водопроницаемости почвы, расширяющее спектр анализов путем регулирования напора воды в поплавковой камере.

Технологические приемы агротехники, направленные на минимали-зашго обработки почвы. Проведен анализ путей и приемов этого направления агротехники, рассмотрена роль механической обработки почвы, указаны предпосылки для ее совершенствования.

Разработана технология обработки почвы, направленная на энергосбережение путем совмещения технологических операций за один проход агрегата и сокращения числа его проходов по полю. Технология включает послойное крошение почвы, дифференцированное внесение удобрений и способ борьбы с сорными растениями, она направлена на создание благоприятного строения пахотного слоя и подавление эрозионных процессов. Разработаны принципиальные схемы почвообрабатывающих орудий для ее осуществления, защищенные Патентами Российской Федерации.

Основные принципы сортовой агротехники сельскохозяйственных культур. Проведен анализ работ по данному вопросу, выделены ос-

новные принципы сортовой агротехники (принцип максимальной продуктивности посевов, принцип соответствия, принцип оптимальности , принцип аналогий). Сделаны предложения для более полного осуществления принципа соответствия, выдвинутого Х.Г.Тоомингом, основанные на зависимости 3. Предложено путем сопоставления параметров среды с требованиями сорта к этим параметрам определять величину их несоответствия по каждому фактору жизни растений, а также определять и величину потерь в урожайности этого сорта и качестве продукции. По полученной разнице в параметрах разработать мероприятия, необходимые для улучшения рассматриваемой среды. На этой основе предложено совершенствовать агротехнику сорта с учетом экономических и экологических подходов.

Биологизапия растениеводства на дерново-подзолистнх почвах. Рассмотрено значение и направления биологизации растениеводства, обоснованы актуальность, условия и задачи биологизации растениеводства при расширенном воспроизводстве плодородия почвы. Отмечено, что решение задач биологизации растениеводства основано на принципах сортовой агротехники и ресурсосбережения, предусматривает дальнейшее совершенствование землеустройства и землепользования, учитывающих особенности малых ландшафтов, генетические особенности почв, их свойства.

Охрана дерново-подзолистых почв при их использовании в растениеводстве. Обоснована актуальность повышения охраны дерново-подзолистых: почв в условиях расширенного воспроизводства их плодородия. Указано, что для реализации этой задачи необходима комплексная оценка продуктивности биосферы, высокие технологии и совершенные способы природопользования, обосновано значение принципа экологической, и экономической целесообразности при расширенном воспроизводстве плодородия почвы.

Определены причины, обусловливающие снижение содержания гумуса в дерново-подзолистых почвах, и задачи растениеводства по охране дерново-подзолистых почвы, вытекающие из выполненной работы. Указано, что разработанные в диссертации способы оценки факторов жизни растений, среды их обитания и плодородия почвы, а также разработанная технология обработки почвы повышают надежность решений по охране дерново-подзолистых почв в растениеводстве. Отмечено, что многие вопросы охраны этих почв позволит решить денежная оценка их плодородия.

Основные выводы.

1. Разработанная модель лимитирующего фактора жизни растений описывает его действие, она отражает функциональную связь между продуктивностью растений и параметрами лимитирующего фактора их жизни.

2. Установлена зависимость, раскрывающая существенную устойчивую связь между продуктивностью растений и параметрами лимитирующего фактора их жизни. Зависимость имеет следующий вид:

у-A.fi- (1--|^|-)3],

где: у - продуктивность растений, кг/м^с;

А - максимальная продуктивность растений, кг/ы2с; х - фактический параметр конкретного фактора жизни растений; а - оптимальный параметр этого фактора жизни растений; в - минимальный параметр того же фактора жизни растений.

3. Способ оценки среды обитания растений, разработанный на основе функции лимитирующего фактора жизни растений, позволяет приводить к сопоставимому виду всю совокупность параметров среды, характеризующих ее состояние, оценивать их в баллах и определять фактор, лимитирующий продуктивность растений. Способ позволяет определять количественную величину по каждому фактору жизни растений, необходимую для улучшения среды обитания растений до требуемого ее состояния. Положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче Патента РФ по заявке * 93055202.

4. Модель плодородия почвы, построенная в виде корреляционного поля, описывает поведение и функциональные связи плодородия почвы. Модель позволяет устанавливать различные уровни плодородия почвы, определять область его расширенного воспроизводства

и величину изменения плодородия, адекватную экологическому или экономическому смещению.

5. Способ оценки почвенного плодородия, разработанный на основе функции лимитирующего фактора жизни растений, позволяет приводить к сопоставимому виду совокупность параметров плодородия и определять признак, лимитирующий плодородие конкретной почвы. Способ позволяет оценивать плодородие конкретной почвы в баллах

и определять количественную величину по каждому признаку плодородия этой почвы, необходимую для повышения ее плодородия до требу-

емого уровня. Положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче Патента РФ по заявке № 94000622.

6. Обоснован принцип экологической и экономической целесообразности при расширенном воспроизводстве плодородия почвы. Выделена область наиболее эффективного (экономически выгодного и экологически безопасного) использования потенциальных возможностей плодородия почвы. Указано, что параметры признаков плодородия почвы в этой области составляют величину, равную 0,5...0,6(а-в), где: а - оптимальный параметр конкретного признака плодородия почвы, в - минимальный параметр этого признака плодородия. Расширенное воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв выше этого уровня экономически невыгодно, оно дорого, и экологически небезопасно, т.к. приведет к загрязнению окружающей среды.

7. Установлено, что продуктивность растений на дерново-подзолистых почвах существенно зависит от их гидротермического режима. Последний в полной, мере зависит от состояния погоды. Обнаружено, что накопление зольного вещества растениями ячменя сорта Кринич-ный резко снижается в сухой и переувлажненной.почве. В холодной почве удяинняется период вегетации ячменя.

8. Для определения водопроницаемости почвы создан прибор, позволяющий, исследовать водопроницаемость почвы в широком спектре анализов путем изменения напора в поплавковой камере. Патент РФ » 2034267.

9. Комплекс почвообрабатывающих орудий по Патентам РФ

Л 1160951 и Л 1230477 осуществляет технологию обработки почвы, включающую способ "борьбы с сорными растениями и дифференцированное внесение удобрений.

10. Разработанный способ денежной оценки почвенного плодородия позволяет определять стоимость плодородия как по отдельному признаку плодородия почвы, так и по всей их совокупности. Положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче Патента РФ по заявке № 94000622.

Предложения производству.

1. Для оценки факторов жизни растений и плодородия дерново-подзолистых почв использовать разработанную зависимость, отражающую устойчивую существенную связь между продуктивностью растений и параметрами лимитирующего фактора их жизни. На основе этой зависимости определять область расширенного воспроизводства плодо-

родия почвы и затраты удобрений на это воспроизводство.

2. Агротехнику сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых почвах совершенствовать с учетом принципа экологической и экономической целесообразности. На его основе выделять область наиболее эффективного использования потенциальных возможностей плодородия почвы и определять параметры признаков плодородия для этой области. Для более эффективного использования потенциальных возможностей плодородия дерново-подзолистых почв улучшать их гидротермический режим.

3. Способ оценки почвенного плодородия (Положительное решение ВНШГПЗ о выдаче Патента РФ по заявке В 94000622) предназначен для использования в Земельных Комитетах и в хозяйствах с любой формой собственности на землю. Он может быть использован в бони-тировочных работах, а также в работах по определению стоимости плодородия почвы и в денежной оценке земли. Способ целесообразно использовать для решения практических задач по экологически безопасному воспроизводству плодородия почвы.

4. Способ оценки состояния среды обитания растений (Положительное решение ВНИИГПЭ о выдаче Патента РФ по заявке №33055202) предназначен для использования в различных учреждениях по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур, с целью определения диапазона экологической приспособляемости растений к параметрам среды обитания по каждому фактору их жизни. Он может быть использован для оценки конкретной среды обитания на предмет ее пригодности для выращивания различных сортов культурных растений.

5. Комбинированные почвообрабатывающие орудия (Авт.свид.СССР Л 1139377 и Патенты РФ * 1160951 и Л 1230477) предназначены для использования в конструкторских бюро сельскохозяйственного машиностроения.

Список опубликованных работ, отражающих содержание диссертации.

1. Лебедев Н.С. Гидравлический эффект углубления пахотного слоя и рыхления подпахотного слоя/Датериалы конференции "Окультуривание почв Нечерноземной зоны в условиях ускоренной интенсификации сельского хозяйства". -Л., 1977, с.21-22.

2. Лебедев Н.С. Увеличение проводимости водоносного пласта минеральных почв тяжелого механического состава//Рациональное использование мелиорированных земель в Нечерноземной зоне РСФСР, тезисы докладов. -Л., 1977, с.123-124.

3. Лебедев Н.С. Влияние глубокой вспашки и планировки на водно-физические свойства и проводимость водоносного пласта дерново-подзолистых почв//Научные труды ЛОХИ, т.340, -Л., 1977, с.38-43.

4. Лебедев Н.С. Гидравлический эффект рыхления подпахотного слоя//Научные труды ЛСХИ, т.367, -Л., 1979, с.17-22.

5. Лебедев Н.С. Определение проводимости водоносного пласта// Научные труды ЛСХИ, т.367, -Л., 1979, с.22-28.

6: Лебедев Н.С. Изменение проводимости пласта при углублении пахотного слоя//Научные труды ЛСХИ, т.382, -Л., 1979, с.25-31.

7. Лебедев Н.С. Влияние агромелиоративных мероприятий на водно-физические свойства и проводимость водоносного пласта дерново-подзолистых почв Северо-Западной зоны РСФСР//Автореферат канд.диссертации. -Л., 1981, 17 с.

8. Лебедев Н.С. Влияние агромелиоративных мероприятий на водно-физические свойства и проводимость водоносного пласта дерново-подзолистых почв//Труды СЗЕИИСХ, -Л., 1984, с.24-29.

9. Лебедев Н.С. К вопросу о расчете закрытого дренажа/Актуальные проблемы теории и практики обработки дерново-подзолистых почв на Северо-Западе Нечерноземной зоны РСФСР. -Л.,1985, с.44-51.

10. Лебедев Н.С. Актуальные вопросы теории и практики современных систем земледелия//Интенсификация систем земледелия на Северо-Западе Нечерноземной зоны РСФСР. -Л., 1989, с.21-31.

11. Лебедев Н.С., Пчельникова Ф.И. Некоторые вопросы экологической экспертизы современных систем земледелия//Охрана природных ресурсов АПК. -Л., 1990, с.41-48.

12. Лебедев Н.С. Предложения по классификации современных систем земледелия//3емледелие. 1990, Л 1, с.19-22.

13. Лебедев Н.С. Функционально-географический с использованием биоклиматического потенциала принцип классификации современных систем земледелия/Агрометеорологические ресурсы и продукционные процессы в растениеводстве. Тезисы докладов. -Киев, 1991,с.49-50.

14. Лебедев Н.С., Суворов А.К. Плодородие почвы и его воспроизводство в современном земледелии. Лекция. -С.-Петербург, 1992, 35 с.

15. Лебедев Н.С. Экологическое обоснование почвенного плодородия при его использовании в современном земледелии//Экологичес-кое обоснование при использовании земельных ресурсов. -С.-Петербург, 1992, с.41-52.

16. Лебедев Н.С. Различные уровни почвенного плодородия и способ их оценки//Приемы получения высоких урожаев полевых культур на Северо-Западе Нечерноземной зоны. -С.-Петербург, 1992, с.8-12.

17. Лебедев Н.С. Причины неудовлетворительного действия закрытого дренажа в глинистых и суглинистых грунтах/Д'елиорация и водное хозяйство. 1993, Ш 3, с.25-27.

18. Лебедев Н.С., Ефименко М.Д. Севооборот-важнейший фактор окультуривания дерново-подзолистых почв//Земледелие. 1993, Я 7, с.19-20.

19. Лебедев Н.С. Корреляционное поле почвенного плодородия// Земледелие. 1993, Л 9, с.24-26.

20. Лебедев Н.С. Способ оценки шгодородия минеральных почв на Северо-Западе Нечерноземной зоны//Программированное возделывание кормовых корнеплодов на Северо-Западе Нечерноземной зоны. -С.-Петербург, 1993, с.76-80.

21. Лебедев Н.С. Анализ законов продуктивности растений и действия факторов их жизни//Сельскохозяйетвенная биология, 1997,

* 1, 13 с.

22. Лебедев Н.С. Почвообрабатывающее орудие//Авт.евид.СССР, Л 1053762, 1983, бюл. S 42.

23. Лебедев Н.С. Почвообрабатывающая машина//Авт.свид.СССР, Я 1139377, 1985, бюл. № 6.

24. Лебедев Н.С. Комбинированное почвообрабатывающее орудие// Патент РФ, Л 1160951, 1985, бюл. Ш 22.

25. Лебедев Н.С. Комбинированная почвообрабатывающая машина// Патент РФ, № 1230477, 1986, бюл. Л 18.

26. Лебедев Н.С. Устройство для определения водопроницаемости пористых тел//Патент РФ, Ш 2034267, 1995, бюл. № 12.

27. Лебедев Н.С. Способ оценки почвенного плодородия//Положи-тельное решение ВНИИГПЭ о выдаче Патента РФ по заявке Л 94000622.

28. Лебедев Н.С. Способ оценки состояния среды обитания//Поло-жительное решение БНИЙГПЭ о выдаче Патента РФ по заявке

* 93055202.

29. Лебедев Н.С. Способ оценки почвенного шгодородия//Положи-тельное решение ВНИИГПЭ о выдаче Патента РФ по заявку Л 93038623.