Влияние внутрипольной почвенной неоднородности и уровня интенсификации агротехнологий на урожайность яровой пшеницы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.03, кандидат сельскохозяйственных наук Якушева, Ольга Игоревна

• Якушева, Ольга Игоревна
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Якушева, Ольга Игоревна

Оглавление

Введение

Глава 1. Современные представления о роли внутрипольной почвенной неоднородности и дифференциации агротехнологий в адаптивно-ландшафтной

системе земледелия

1.1 Адаптивно-ландшафтный подход - новый этап в развитии современного земледелия

1.1.1. Этапы развития земледелия

1.1.2. Понятия о адаптивно-ландшафтной системе земледелия (АЛСЗ)

1.1.3. Агроэкологические условия возделывания сельскохозяйственных культур и роль их оценки в проектировании АЛСЗ

1.2. Агроэкологическая оценка почв и выбор агротехнологий

1.2.1. Неоднородность почвенного покрова и ее оценка для ведения земледелия

1.2.2. Оптимизация фактора интенсивности агротехнологий в условиях неоднородности почвенного покрова

1.3. Точное земледелие как инструмент информационного обеспечения реализации дифференцированных агротехнологий и оценки эффективности их интенсификации

1.3.1. Основные понятия и возможности точного земледелия

1.3.2. Подсистемы точного земледелия

1.3.2.1. Навигационная подсистема

1.3.2.2. Технические средства для получения и обработки информации

1.3.2.3. Технические средства для реализации технологии в полевых условиях

1.3.3. Гис - как основа для разработки системы точного земледелия

Глава 2. Объекты и методы исследования

Общие сведения о хозяйстве

2.1 Природно-климатические условия хозяйства

2.1.1. Особенности геоморфологии

2.2.2. Характеристика литологии

2.2.3. Особенности почвенного покрова

2.2.4. Агрохимическая характеристика опытных полей

2.2.5. Агроклиматические условия

2.2.5. Биологические особенности яровой пшеницы

2.2. Методика и специфика применения информационных технологий точного земледелия в исследованиях

2.2.1. Методика проведения полевых исследований

2.2.2. Выделение урожайности дифференцированно по зонам внутриполевой почвенной неоднородности с использованием электронной карты урожайности

2.2.2.1. Получение и формирование электронной карты урожайности и процесс последующей обработки

2.2.2.2. Методика выделения урожайности дифференцированно по зонам

Глава 3. Изучение особенностей почвенной внутрипольной неоднородности и ее влияния на урожайность яровой пшеницы при различной интенсификации технологий

3.1. Электронное картографирование микрорельефа и глубины подстилающей породы в исследовании особенностей почвенной внутрипочвенной неоднородности

3.1.1. Картографирование микрорельефа

3.1.2. Картографирование и оценка глубины залегания подстилающей породы по картосхемам

3.2. Влияние почвенной внутриполевой неоднородности и уровней интенсификации технологий на урожайность яровой пшеницы

3.2.1. Методические аспекты

3.2.2. Результаты и обсуждение

3.3. Перспективы изучения роли внутрипольной почвенной неоднородности

с приемами методологии точного земледелия

Глава 4. Влияние внутрипольной почвенной неоднородности на структуру

урожая яровой пшеницы

4.1. Изменение показателей структуры урожая

4.2. Динамика накопления биомассы изучаемой культуры по фазам развития

4.3. Изменение массы 1000 зерен и натуры зерна яровой пшеницы

4.4. Изменение натуры и стекловидности зерна яровой пшеницы

4.5. Экономическая эффективность агротехнологий различной интенсификации

Выводы

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние внутрипольной почвенной неоднородности и уровня интенсификации агротехнологий на урожайность яровой пшеницы»

Введение

Наиболее распространенной и ценной зерновой культурой на земном шаре является пшеница. Зерно имеет первостепенное значение в обеспечении питанием всё увеличивающегося населения планеты и содержит основные элементы, необходимые для жизнедеятельности человека [38, 89]. Получение высоких урожаев пшеницы связано со многими факторами. Основные экологические факторы, определяющие продуктивность растений - почвенно-климатические условия. Климатические показатели: количество осадков и температурного режима могут проявляться на обширных территориях, в отличие от уровня почвенного плодородия, которое может варьировать на небольшом участке поля [85]. Такая внутрипольная почвенная неоднородность определяет варьирование урожайности на отдельно взятом поле. Особенно это относится территории Северо-Западного региона РФ, где проявляется высокая неоднородность структуры почвенного покрова. К настоящему времени она сформировалась под действием процессов выветривания, почвообразования, прогрессирующего расчленения территории, антропогенного воздействия. Данные процессы происходили на фоне избыточного увлажнения территории, что привело к дифференциации почвенного покрова по степени увлажнения, широкому участию в почвенных комбинациях гидроморфных и полугидроморфных компонентов [6].

В современных условиях ведения сельскохозяйственного производства возникает необходимость увеличения интенсификации агротехнологий, т.е. повышение их производительности с помощью достижений научно-технического прогресса. Процесс интенсификации направлен на обеспечение дальнейшего экономического роста главным образом путем улучшения эффективности использования ресурсов [20].

Появившееся в начале 90-х годов XX века «точное земледелие», является основной частью высокоинтенсивных технологий. Увеличение интенсификации повышает требования к условиям возделывания культур и выполнению аг-ротехнологических операций [51]. Тем самым, исключая сельскохозяйственное

использование полей, на которых присутствует высокая внутрипольная почвенная неоднородность. Научно-технические возможности системы точного земледелия позволяют учитывать неоднородность и дифференцированно воздействовать на неё. Исследования по изучению влияния внутрипольной неоднородности на урожайность сельскохозяйственных культур приобретают особенное значение, т.к. результаты могут показать эффективность использования высокоинтенсивных агротехнологий в условиях неоднородности.

Актуальность. В сельскохозяйственном производстве часто приходится сталкиваться с внутрипольной почвенной неоднородностью, которая является причиной пестроты урожаев на поле, поэтому возникает острая необходимость учета внутрипольной неоднородности в условиях интенсивного производства и внедрения АЛСЗ, т.к. без учета неоднородности невозможно получить ожидаемый экономический эффект [51].

Решение этой проблемы связано с необходимостью разработки новых агротехнических методов, повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и комплексного обследования факторов их высокоэффективного применения в конкретных почвенно-агрохимических условиях.

С развитием геоинформационных систем (ГИС) и системы глобального позиционирования появился новый вид агротехнологий: «точное земледелие», который рассматривает поле как неоднородное и позволяет дифференцированно проводить агротехнические операции. Методы анализа неоднородности почвенного покрова постоянно совершенствуются, особенно с развитием сенсорных технологий, обеспечивающих снижение затрат на проведение анализа, повышение производительности и скорости обработки исходных данных, а также точности и достоверности результатов.

Цель работы. Изучить влияние внутрипольной почвенной неоднородности и уровня интенсификации агротехнологий на формирование урожайности зерна яровой пшеницы. При этом предусматривалось решение следующих задач:

- провести анализ существующих подходов и методов изучения природы

почвенной неоднородности, её влияния и влияния уровней интенсивности агро-технологий на процесс формирования урожайности;

- на основе анализа структуры почвенного покрова, агрофизических и агрохимических характеристик полей разработать методику экспериментальных исследований с использованием информационно-технических возможностей точного земледелия и ГИС - технологий;

- составить электронные тематические карты сельскохозяйственных угодий по микрорельефу, глубине залегания подстилающей породы по заданным полигонам;

- разработать методику определения суммарной урожайности дифференцированно по зонам внутрипольной почвенной неоднородности с использованием соответствующих тематических карт (электронных слоев) и электронной карты урожайности;

- установить влияние глубины залегания подстилающей породы и структуры почвенного покрова на урожайность зерна яровой пшеницы;

- выявить влияние уровня интенсификации агротехнологий на формирование урожая яровой пшеницы на фоне внутрипольной почвенной неоднородности;

- провести экономическую оценку технологий различного уровня интенсификации.

Научная новизна. Впервые на Северо-западе России проведена оценка влияния почвенной неоднородности, глубины залегания подстилающей породы и интенсификации агротехнологий на урожайность яровой пшеницы. Разработана методика использования данных электронной карты урожайности для проведения оценки внутрипольной почвенной неоднородности.

Практическая значимость. В результате проведенных исследований показано, что возделывание яровой пшеницы по высокоинтенсивной агротехнологий с элементами точного земледелия, несмотря на наличие высокой внутрипольной неоднородности, существенно увеличивало урожайность. Дифференцированное внесение удобрений, также позволяет сократить их расход на 25 ... 30%. Разработанная методика применения электронной карты урожайности для оценки влияния внутрипольной неоднородности может быть использована для закладки опытов в хозяйствах и для проектирования адаптивно-ландшафтных

систем земледелия.

Положения, выносимые на защиту:

1. Доля влияния неоднородности почвенного покрова, глубины залегания подстилающей породы и степени интенсификации агротехнологий возделывания яровой пшеницы на величину урожая и его структуру.

2. Методика применения новых информационных технологий для сопряженной оценки влияния почвенной неоднородности при различных объемах внесенных удобрений на урожайность яровой пшеницы.

3. Компьютерная технология определения величины интегрированной урожайности зерновых культур дифференцированно по почвенным ареалам на основе использования карты урожайности и тематических карт, характеризующих внутрипольное пространственное распределение почвенной неоднородности.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. В первой главе дан обзор о роли внутрипольной почвенной неоднородности и ее влияния на урожайность сельскохозяйственных культур. Рассмотрены различные методы учета внутрипольной почвенной неоднородности для проектирования различных агротехнологий в системе адаптивно-ландшафтного земледелия.

Во второй главе описаны объекты и методы исследований, подробно рассмотрена схема опыта и методика учета влияния внутриполевой неоднородности на урожайность зерна яровой пшеницы с помощью информационно-технического обеспечения системы точного земледелия.

В третьей главе представлены результаты оценки влияния внутрипольной почвенной неоднородности на урожайность зерна яровой пшеницы при агро-технологиях различного уровня интенсификации. Показаны перспективы использования технологии точного земледелия в методике полевых исследований. Исследована потенциальная эффективность применения технологии точного земледелия в условиях почвенной неоднородности.

В четвертой главе представлены результаты влияния внутриполевой почвенной неоднородности на структуру урожая яровой пшеницы. Проведена эко-

номическая оценка эффективности агротехнологий различного уровня интенсификации.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность за помощь и поддержку в работе коллективу Агрофизического НИИ, а также Почвенного НИИ им. Докучаева.

Глава 1. Современные представления о роли внутрипольной почвенной неоднородности и дифференциации агротехнологий в адаптивно-ландшафтной системе земледелия

1.1 Адаптивно-ландшафтный подход - новый этап в развитии современного земледелия

1.1.1. Этапы развития земледелия Население нашей планеты сильно увеличилось и продолжает расти быстрыми темпами. Для обеспечения продовольствием каждого человека необходимо развивать сельское хозяйство с высокой степенью продуктивности и низкими экологическими рисками. Люди научились возделывать сельскохозяйственные культуры в различных природно-климатических зонах. Первые упоминания об агрономии относятся к 777 г. до н. э. в поэме Гезиодота из Древней Греции «Труды и дни». Становление агрономической науки в России связано с именем М.В. Ломоносова (1711-1765). В своих трудах он осветил понятия о природе и сельском хозяйстве [45].

Большое влияние на расширение знаний по земледелию оказали труды А.Т. Болотова «Об удобрении полей». В Западной Европе в конце 18 века, Тэер (1758-1828) выступил с теорией гумусового питания, а Либих предложил теорию минерального питания растений и сформулировал закон возврата, имеющий основополагающее значение в земледелии [51].

Великий русский ученый Д.И. Менделеев особое внимание уделял вопросам правильного питания растений и повышения урожайности сельскохозяйственных культур за счет увеличения применения минеральных удобрений. Он настойчиво пропагандировал идею интенсификации земледелия на основе химизации и оснащения новой техникой [45].

Во второй половине XIX века выдающиеся русские ученые В.В. Докучаев и П.А. Костычев положили начало новой агрономической науке - почвоведению. И. А. Стебут внес крупный вклад в развитие теории и практики дифференцированной агротехники и организации сельского хозяйства с учетом местных почвенно-климатических и экономических условий. Он считал, что для за-

сушливых районов нужны иные системы земледелия, чем для районов достаточного увлажнения [46].

Площадь нашей страны 17 млн. км2, а в тот период когда был СССР она была еще больше - 22,3 млн. км . На такой огромной территории размещается несколько крупных природных зон, резко отличающихся друг от друга климатом, почвами, растительным покровом, рельефом и другими показателями. Такое разнообразие и сложность природных условий, требовала в период СССР грамотного дифференцированного подхода со стороны руководителей и специалистов при размещении производства сельскохозяйственной продукции, определенной структуры посевов и технологий выращивания сельскохозяйственных культур. Система земледелия на тот момент выражалась в зональном подходе хозяйствования. Зональная система земледелия - это система, все звенья которой тщательно учитывают и наиболее полно реализуют местные почвенно-климатические и материально-технические ресурсы. Несмотря на правильности принципов такой системы земледелия, нельзя не отметить отсталость нашей страны в урожайности зерновых культур от среднемировых. Такое отставание усилилось с начала 80-х годов XX века, на фоне развития мировой зеленой революции [45].

Урожайность, получаемая в нашей стране, в период 1965 по 1985 гг. сильно отставала от среднемировых показателей, несмотря на возрастающую агрохимическую обеспеченность. Высокая урожайность тогда отмечена лишь на тех культурах, где применялись современные технологии, например озимая пшеница [45].

В ХХ-м веке началась кампания по расширению посевных площадей (подобно освоению Великих равнин в США или освоению Целины в СССР). Экстенсивное ведение производства, а также усиление интенсификации привело не только к деградации ландшафтов (ухудшение водного режима территории, развитие водной эрозии, дефляции, дегумификации почв, ухудшение их свойств), но к загрязнению окружающей среды. Поэтому важно было добиться, чтобы процесс интенсификации сельскохозяйственного производства стал бо-

лее экологизирован и был бы направлен на рациональное использования земли, т.е. на максимально возможную адаптацию хозяйства к конкретным особенностям природных условий [46].

Интенсификация земледелия определяется целым комплексом важных факторов: применение современной техники, научно обоснованным использованием удобрений, средств химизации, возделыванием высокопродуктивных и устойчивых сельскохозяйственных культур, усовершенствованными приемами агротехники, организационными мерами с учетом человеческого фактора и т.д. Условия ведения сельскохозяйственного производства во многих регионах Нечерноземья, нередко отличается высокой степенью неоднородности, отражающейся через пестроту почвенного покрова [73].

В наиболее развитых странах в период расцвета научно-технической революции 70-80х гг. XX века при возрастающей урожайности и качества расход удобрений на единицу продукции уменьшился, при этом снижался и экологический риск загрязнения окружающей среды. В Великобритании, Франции, Германии превзойден рубеж средней урожайности зерновых 8 т/га и в тоже время принимаются действительные меры по экологизации сельского хозяйства. В США усилиями правительственных организаций за последние годы выведено из активного сельскохозяйственного оборота более 20 млн. га пахотных земель, ранее подвергшихся эрозии [47].

В России надолго затянулся период экстенсивного земледелия. Процесс интенсификации не обеспечивал эколого-экономический эффект и отличался высокой затратностью. В результате, несмотря на рост использования минеральных удобрений, достигший в 1985 г. 100 кг/га д. в. против 15 в 1965 г., и увеличения объемов применения пестицидов, урожайность зерновых культур колебалась на уровне 13 ц/га. Данное явление несовместимо с понятием интенсификации земледелия и может быть обозначено таким термином как технологическая несостоятельность [46].

1.1.2. Понятия о адаптивно-ландшафтной системе земледелия (АЛСЗ)

Адаптивно-ландшафтные системы земледелия являются следующим этапом развития зональных систем земледелия. Их разработка подразумевает рациональное размещение в условиях конкретного ландшафта сельскохозяйственных культур и сортов - в соответствии с их агроэкологическими и агро-технологическими требованиям [52].

Адаптивно-ландшафтная система земледелия - это система использования земли определенной экологической группы, ориентированная на производство продукции экономически и экологически обусловленного количества и качества в соответствии с общественными (рыночными) потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающая устойчивость агро-ландшафта и воспроизводство почвенного плодородия. Термин «ландшафтная» в названии системы означает, что она разрабатывается применительно к конкретной категории ландшафта, трансформированной через призму агроэколо-гической оценки в агроэкологическую группу земель. При этом звенья систем земледелия формируются в пределах агроэкологических типов земель (т.е. участков, однородных по условиям возделывания культуры или группы культур с близкими агроэкологическими требованиями); элементы (приемы обработки почвы, посева и т.п.) дифференцированы в соответствии с элементарными ареалами агроландшафта (т.е. элементами мезорельефа, ограниченными элементарными почвенными структурами), а организация территории осуществляется с учетом структуры ландшафта и условий его функционирования. Термин «адаптивная» означает адаптивность системы земледелия ко всему комплексу обозначенных условий. Совокупность адаптивно-ландшафтных систем земледелия в пределах природно-сельскохозяйственной провинции названа зонально-провинциальным агрокомплексом [52].

Важнейшими технологическими элементами адаптивно-ландшафтных систем земледелия являются:

- адаптированное к местным условиям агроландшафта и дифференцированное по территории хозяйства агроэкологическое регламентирование агро-техногенных нагрузок на почвенный покров рабочих участков;

- адаптивный подбор культур, сортов и севооборотов, технологий возделывания культур - к агроэкологическим особенностям земель;

- рациональные, с точки зрения экологии и экономики землепользования, элементы биологизации земледелия и применения гибких агротехнологий;

- консервация и мелиорация деградированных земель, экологическая стабилизация и повышение устойчивости проблемных ареалов агроландшафта [14].

В процессе проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия в первую очередь выполняется агроэкологическая оценка земель, которая является основной их составной частью.

1.1.3. Агроэкологическис условия возделывания сельскохозяйственных культур и роль их оценки в проектировании АЛСЗ

Суть адаптивно-ландшафтной системы земледелия заключается в том, чтобы исходя из биологических и агротехнических требований сельскохозяйственных растений найти отвечающую им агроэкологическую обстановку или создать ее путем последовательной оптимизации лимитирующих факторов с учетом экологических ограничений техногенеза. Исходной посылкой в данном отношении является система агроэкологической оценки сельскохозяйственных культур, пользующихся спросом на рынке. Биологические и агротехнические требования культур должны быть изложены в агроэкологических паспортах сортов [51].

Требование любой культуры к экологическим жизненно важным факторам (свет, тепло, влага и др.) формировались в процессе эволюции вида и соответствуют условиям места его происхождения. Растения могут нормально развиваться в посевах только при соответствии экологических условий обитания их биологическим требованиям [58].

Оценка сельскохозяйственных культур по их биологическим требованиям к условиям произрастания начинается с их агроклиматических требований:

• Отношение растений к свету: размещение растений по реакции на продолжительность дня (длинного, короткого, нейтрального); определение потенциальной урожайности культур по приходу ФАР.

• Требования растений к теплообеспечености и температурному режиму:

- длительность вегетационного периода;

- требуемая сумма активных температур (выше 10°С) за период вегетации;

- биологический минимум температуры при прорастании семян, появлении всходов, формировании вегетативных и генеративных органов, плодоношении, перезимовке растений;

- холодоустойчивость (способность растений в течение длительного времени переносить низкие температуры (1-10°С) без необратимых повреждений);

- морозоустойчивость (способность растений переносить температуру ниже 0° С);

- жароустойчивость (способность растений переносить жару без необратимого повреждения).

• Отношение растений к влагообеспеченности, водному и воздушному режимам почв включает в себя следующие параметры:

- оптимальная влажность корнеобитаемого слоя почвы, при которой достигается максимальная интенсивность роста растений;

- коэффициент завядания растений (отношение влажности завядания к максимальной гигроскопичности почвы);

- коэффициент транспирации растений (количество воды в граммах, которое расходуется на синтез 1 г сухого вещества);

- коэффициент водопотребления сельскохозяйственных культур (количество воды в м3, расходуемое на испарение с поверхности почвы и транспи-рацию для образования 1 т биомассы);

- устойчивость растений к переувлажнению и затоплению;

- отношение растений к глубине залегания пресных и засоленных, застойных и проточных грунтовых вод.

Очень важно отметить параметры агрохимических требований растений:

• Требования растений к физическим условиям почв, их сложению и структурному состоянию: отношение к гранулометрическому составу, ске-летности почв, глубине подстилания плотными породами; отношение к плотности почвы.

• Потребность растений в элементах питания и характер их потребления.

• Отношение к реакции почвы (рН)

• Чувствительность к повышенному содержанию подвижных алюминия, марганца, к восстановительным условиям (ОВП).

• Солеустойчивость - устойчивость к избыточной концентрации солей в почвенном растворе в связи с повышением осмотического давления и токсичным влиянием.

• Солонцеустойчивость - способность растений преодолевать в основном неблагоприятные агрофизические свойства почв, обусловленные их со-лонцеватостью.

• Отношение растений к карбонатности почв.

• Устойчивость сельскохозяйственных культур к эродированным и техногенно-нарушенным почвам.

• Отношение растений к фитосанитарным условиям почвы.

• Чувствительность растений к загрязнению почв тяжелыми металлами, радионуклидами и другими токсикантами.

• Реакция растений на загрязнение воздуха.

Оценка сельскохозяйственных культур по влиянию на почвы и ландшафты в связи с биологическими особенностями и технологиями возделывания:

• Оценка культур по количеству растительных остатков, поступающих в почву, и их качественному составу.

• Влияние растений на симбиотическую и ассоциативную азотфиксацию.

• Влияние культур и технологий на сложение и структурное состояние

почв.

• Оценка растений по характеру их влияния на водный режим почв.

• Оценка фитомелиоративного влияния растений на почву.

• Оценка культур по влиянию на фитосанитарное состояние почв:

- влияние на накопление специфических видов сорняков, болезней и вредителей;

- влияние на почвоутомление [52].

Суть новой агроэкологической типологии земель обусловлено требованиями адаптивно-ландшафтных систем земледелия (АЛСЗ). Исходное требование АЛСЗ определяется важнейшим системообразующим началом - агроэкологи-ческими потребностями растений и их средообразующим влиянием. Поэтому в основу типологии В. И. Кирюшиным, вслед за Л. Г. Раменским положен агро-экологический тип земель, представляющий собой территорию однородную по условиям возделывания сельскохозяйственной культуры или близким по экологическим требованиям культур. Другое требование, вытекающее из определения АЛСЗ - экологический адрес. Она создается для определенной агроэкологической группы земель: плакорных, эрозионных, переувлажненных и т.д. Третье требование к системе земледелия как ландшафтной, означает, что каждая агроэкологическая группа земель представляет собой агроландшафт во все его структурно-функциональной иерархии с присущими ему особенностями энер-гомассопереноса. В этом радикальное отличие данной категории от традиционной агропрозводственной группы почв [51, 52].

Построение агроэкологических типов и групп земель осуществляется из первичных элементов, составляющие ландшафт. В качестве таковых рассмат-

риваются элементарные ареалы агроландшафта (ЭАА). Под ЭАА понимают участок на элементе мезорельефа, ограниченный элементарным почвенным ареалом или элементарной почвенной структурой при одинаковых геологических, литологических, гидрологических и микроклиматических условиях. Оценка ЭАА проводится на основе агроэкологической классификации земель, раскрывающей всю совокупность агроэкологических факторов, которые необходимо принимать во внимание при формировании систем земледелия. Далее близкие по условиям возделывания сельскохозяйственных культур ЭАА объединяют в агроэкологические типы земель, т.е. участки, однородные по агро-экологическим требованиям культуры и условиям возделывания. На рис. 1.1 представлена схема агроэкологической типизации земель.

Рис. 1.1. Схема агроэкологической типизации земель [48]

Таким образом, предложенная схема, является каркасом для построения адаптивно-ландшафтных систем земледелия: агроэкологической группе отвечает система земледелия; в пределах агроэкологических типов формируются севообороты, сенокосообороты, пастбищеобороты и агротехнологии; агроэкологические виды земель определяют технологические операции. Совокупность агроэкологических групп земель в пределах природно-сельскохозяйственной провинции составляет зонально-провинциальный агрокомплекс [35, 48].

1.2. Агроэкологическая оценка почв и выбор агротехнологий

1.2.1. Неоднородность почвенного покрова и ее оценка для ведения земледелия

Для получения высоких урожаев необходимо учитывать и управлять большим количеством параметров. Одним из таких макропараметров характеристика почвенного покрова. Вся совокупность конкретной территории называется почвенным покровом (ПП). Характерная особенность ГШ - это неоднородность и пестрота [44]. В конце XIX-го века предпринималось немало попыток выявить некоторые тенденции упорядоченности почвенного покрова, придать его изучению организованный характер. Так, еще В.В. Докучаев, исследуя почвы Сычевского уезда, группировал их по сходству возможностей использования на пахотные, луговые и лесные [31]. Сибирцев в своём курсе «Почвоведение» особое значение придавал изучению комбинации почв (ПК). При этом подчеркивалось, что для каждой зоны характерны свои ПК и определенное многообразие их в связи с местными условиями почвообразования [44].

Было выяснено, что средне- и крупномасштабная мозаика в строении почвенного покрова - явление не случайное, возникающее стихийно, а вполне закономерное, обусловленное целым рядом очевидных причин (факторов). На этом основании С.С. Неструев и H.A. Димо сделали предположение о существовании в природе определенных комбинаций (сочетаний и комплексов) различных почв, закономерно повторяющихся в пространстве и обуславливающих неоднородность почвенного покрова [82].

Прорыв в изучении почвенного покрова связан с монографией В.М. Фридланда «Структура почвенного покрова» (СПП). В своей монографии Фридланд изложил понятия о СПП, причины возникновения и эволюции ПК. В ней также представлены основные направления использования данных о СПП для решения системы практических задач использования почв [82] .

В.М. Фридланд ввел понятие элементарный почвенный ареал (ЭПА). ЭПА - участок территории, занятый одной почвой, относящейся к какой-либо классификационной единице наиболее низшего ранга (разряд) и ограниченный со всех сторон другими ареалами или непочвенными образованиями [39]. ЭПА могу быть самых разных размеров и геометрических форм. По размерам они разделяются на мелкоконтурные (<1 га), среднеконтурные (1...20 га) и крупноконтурные (> 20 га). По форме различают изоморфные (округлые) ЭПА, в которых отношение длины контура к его ширине < 2; вытянутые - отношение 2...5; линейные - > 5; разветвленные (древовидные); лопастные. ЭПА, чередуясь в пространстве, образуют почвенные комбинации, которые и создают структуру почвенного покрова. Некоторые граничащие ЭПА могут быть тесно генетически взаимосвязаны между собой и обмениваться в процессе почвообразования веществом и энергией, другие слабо взаимосвязаны, у третьих эта связь вовсе не прослеживается. Такое разнообразие ЭПА создает различные почвенные комбинации, которыми и представлен почвенный покров любой территории. Все ПК по характеру и строению разделены на шесть групп: комплексы, пятнистости, сочетания, вариации, мозаики и ташеты. Первые четыре группы характеризуются отчетливой генетической взаимосвязью компонентов. Мозаики и ташеты образуются почвами со слабой генетической взаимосвязью или вовсе без таковой [23].

Комплексы - микрокомбинации с регулярным чередованием мелких пятен контрастно отличающихся почв, взаимно обусловленных в своем развитии, т.е. имеющих двустороннюю генетическую связь. Образование комплексов обусловлено преимущественно влиянием микрорельефа на почвообразование.

Пятнистости - микрокомбинации неконтрастных небольших по площади пятен почв (ЭГ1А).

Сочетания - ПК, в которых регулярно чередуются средне- и крупноконтурные ЭПА контрастно различающихся почв, а также могут участвовать как компоненты комбинаций комплексы и пятнистости.

Вариации - мезокомбинации неконтрастных почв, обусловленные преимущественно различиями в мезорельефе.

Мозаики - контрастные комбинации почв, обусловленные существенными изменениями в пространстве состава и свойств почвообразующих пород.

Ташеты - неконтрастные комбинации почв, обусловленные различными типами растительности или сменой пород [44].

Методы изучения структуры почвенного покрова делятся на группы: ста-тистико-картометрические, статистико-аналитические, функционально-аналитические, логические, стационарно-режимные. Для целей сельскохозяйственного использования ПП применяется статистико-картометрический метод [82].

Статистико-картометрический метод, т.е. отражение на почвенных картах неоднородностей почвенного покрова низших уровней (в первую очередь, элементарных почвенных структур - ЭПС) в виде процентного соотношения почв, размеров, форм и расчленения элементарных ареалов [30].

Оценка неоднородности почвенного покрова основывается на контрастности и сложности. Контрастность почвенного покрова (разнокачественность) характеризуется степенью агрономического различия между отдельными СПП. Она определяется принадлежностью компонентов почвенных комбинаций к различным категориям земель по ограничивающим факторам и способом их преодоления. Выделяют пять степеней контрастности:

- слабоконтрастные почвы принадлежат к категории земель, пригодных для использования с ограничениями, которые могут быть преодолены малозатратными мелиоративными мероприятиями;

- среднеконтрастные - к категории земель, пригодных для использования с ограничениями, которые могут быть преодолены среднезатратными мелиоративными мероприятиями;

- сильноконтрастные - к категории земель, потенциально пригодных для использования после сложных высокозатратных мелиоративных мероприятий.

- очень сильноконтрастные - к категории земель, малопригодных для использования вследствие неустранимых ограничений;

- чрезвычайно контрастные - к категории земель, непригодных для возделывания сельскохозяйственных культур [47].

А. Н. Никитина [63] предложила шкалу контрастности почв, построенную на ранжировании почв по увлажнению как основному интегральному критерию сравнения. Увлажненность почв тесно связана с содержанием гумуса, физической глины, обеспечивающей уровень плодородия и, следовательно, коррелирует с урожайностью. Балл сравнения представляет собой алгебраическую разность порядковых номеров почв. Второй показатель неоднородности ПП - сложность - это частая смена почвенных ареалов. Она зависит от площади ЭПА и формы контуров. Существуют различные способы оценки сложности почвенного покрова [30] .

На основании коэффициента расчленения контуров и их площади можно составить мнение о сложности почвенной комбинации. Я.М. Годельман считает коэффициент сложности (Кс) прямо пропорциональным коэффициенту расчленения (KP) и обратно пропорциональным размеру контура (S). Таким образом, коэффициент Кс = KP/S, зависящий от вида структуры почвенного покрова или какой-либо классификационной группы почв [22, 30].

Для практических целей, особенно мелиоративных, сложность почвенного покрова оценивают, в первую очередь, по доле неблагоприятных почв в комплексе и количеству контуров на единицу площади. В зависимости от этих показателей решают, в частности, вопрос о выборочной или сплошной мелиорации почв комплексов. По этим условиям предлагается различать пять степеней сложности комбинаций (таб. 1.1). Изучение СПП Белорусской ССР показало,

что успешное ведение сельскохозяйственного производства возможно только на основе знания и точного учета природы и характера неоднородности почвенного покрова.

Таблица 1.1. Классификация контрастных комбинаций по степени сложности __(по Кирюшину, 2000)__

Балл Комбинация Доля неблагополучных почв, % Степень расчлененности

1 Несложная До 10 Нет

2 Умеренно сложная 10...30 Умеренная

3 Сложная 10...30 Высокая

4 Очень сложная 30...50 Умеренная

5 Чрезвычайно сложная 30...50 Высокая

Примечание. При умеренной расчлененности можно проводить выборочную мелиорацию пятен, при высокой - нельзя.

По землепригодности выделены сельскохозяйственные типы земель (почвенные комбинации), так называемые «условные угодья» - лесные, пахотные, луговые земли, болото. Эти типы земель идентифицируются по коэффициенту неоднородности (Кн). Для лесных земель (Кн) превышает 30, луговых -находиться в пределах 15-30, а пахотные земли имеют (Кн) ниже 15. В свою очередь пахотные угодья по степени неоднородности почвенного покрова можно разделить на: а) среднеоднородные (Кн от 10); б) слабооднородные (Кн от 5до 10); в) однородные (Кн менее 5) [73].

Внутри почвенно-географических зон нашей страны структура почвенного покрова существенно различается. В основном это обусловлено геоморфологическими, биоклиматическими факторами. Почвенный покров любой территории обладает сложным, мозаичным рисунком, сформированным различными почвенными комбинациями. Причиной дифференциации почвенного покрова служит многообразие проявлений факторов почвообразования в пространстве. Такими факторами являются рельеф как перераспределитель влаги, растворимых веществ и тепла; ускоренная водная эрозия и дефляционные процессы; оползни, аллювиальные и пролювиальные процессы, карстовые и суффозион-

ные процессы, мерзлотные явления, неоднородность почвообразующих пород, уровни залегания грунтовых вод, пестрота растительного покрова и воздействие животного мира [29].

С точки зрения неоднородности в тундровой и полупустынных зонах, она преобладает с ведущей ролью комплексов. Наименьшей неоднородностью характеризуется почвенный покров подзоны типичных чернозёмов, где сумма атмосферных осадков уравновешивается испаряемостью. Здесь встречаются наиболее крупные по площади ЭПЛ [47].

Неоднородность ПП минимальна в лесостепи, что сближает ПК по уровню плодородия и позволяет в больших масштабах осуществлять установленные для зоны общезональные приемы землепользования при меньшей их дифференциации. Заметно повышается неоднородность ПП в зонах к северу и к югу от лесостепи, что подчеркивает необходимость более дифференцированно хозяйственного использования земель в этих зонах [44].

Специфика структур почвенного покрова различных природных зон требует существенного подхода к ведению земледелия, дифференциации агротехнологий применительно к различным группам СПП, что предопределило новый этап в его развитии - формирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия [47].

Крупномасштабные и детальные почвенные карты, составленные с учетом структуры почвенного покрова, содержат наиболее надежную и разностороннюю информацию о почвенном покрове и о других компонентах ландшафта. Фактические данные о региональных характеристиках структуры почвенного покрова являются важным источником агроэкологически и агрогенетически значимой информации [76, 82].

Агрономическая оценка СПП основывается на изучении комплекса показателей каждого ее компонента, а также их взаимодействия и совместного влияния на технологические процессы возделывания конкретных сельскохозяйственных культур. Важно учитывать, что при использовании в одном массиве продуктивность каждого из компонентов может снижаться за счет не опти-

мальных сроков посева, обработки почвы и т. д. Особенно отчетливо это проявляется на участках с контрастным почвенным покровом [77].

Для изучения неоднородности почвенного покрова могут применяться и экспресс - методы. Например, определение электропроводности почвы. Электрическое сопротивление почвы является свойством, удобным для быстрой оценки неоднородности почвенного покрова в полевых условиях. Электрическое сопротивление в почвенном теле теснейшим образом связано с составом и свойствами почвы [77, 99].

Пестрота урожая на протяжении одного поля свидетельствует об изменчивости водно-физических и химических показателей плодородия в пространстве. Поскольку корни растений занимают определенный объем, а не стелются по поверхности, изменение свойств почвы с глубиной непосредственно влияет на питание растений, исследование свойств почвы должно проводиться в трех направлениях и измерениях. Урожайность поля зависит не только от среднего содержания доступных питательных веществ, но и от распределения их в почве. Изучение неоднородности почвы является одной из первоочередных задач почвоведов [2, 7, 70, 80].

Одним из факторов пространственной изменчивости урожайности является неоднородность почвенного покрова (ПП). Другие факторы, как удобрения, погода, культуры усиливают или ослабляют влияние почв и рельефа на пестроту урожая [17, 70]. Таким образом, считая перераспределение влаги основным фактором пестроты урожая, можно объяснить пестроту урожая в отдельные годы и ее пространственную изменчивость, как в пределах каждого поля, так и между отдельными полями в хозяйстве. Северо-Западный регион, расположенный в таежно-лесной зоне, обладает благоприятными условиями для развития контрастного почвенного покрова, т.к. количество осадков преобладает над их испаряемостью [70].

Выбор уровня интенсификации агротехнологий тесно взаимосвязан со многими показателями, в том числе и неоднородностью ПП.

1.2.2. Оптимизация фактора интенсивности агротехнологий в условиях неоднородности почвенного покрова

Проблема неоднородности почвенного покрова вызывает необходимость её учёта для проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия. И поэтому необходим переход к технологической модернизации отрасли земледелия и мелиорации земель. И нет никакой альтернативы этому. Суть технологической модернизации заключается в адаптивной интенсификации и экологизации земледелия путем поступательного освоения наукоемких агротехнологий (приемов точного земледелия) в системе АЛСЗ. Для выполнения этой задачи в России имеются природные ресурсы, материально-технические и научные предпосылки [52, 91].

Современные агротехнологии представляют собой комплексы технологических операций по управлению продукционным процессом сельскохозяйственных культур в агроценозах с целью достижения планируемой урожайности и качества продукции при обеспечении экологической безопасности и определенной экономической эффективности [49].

По фактору интенсивности В.И. Кирюшиным предложено различать четыре категории технологий (табл. 1.2).

Экстенсивные технологии, ориентированные на использование естественного плодородия почв без применения удобрений и других химических средств или с очень ограниченным их использованием.

Нормальные технологии, обеспеченные минеральными удобрениями и пестицидами в том минимуме, который позволят осваивать почвозащитные системы земледелия, поддерживать средний уровень окультуренности почв, устранять дефицит элементов минерального питания, находящихся в критическом минимуме, и давать удовлетворительное качество продукции. В этих технологиях используется пластичные сорта зерновых.

Интенсивные технологии, рассчитанные на получение планируемого урожая высокого качества в системе непрерывного управления продукционным

процессом сельскохозяйственной культуры, обеспечивающие оптимальное минеральное питание и защиту от вредных организмов и полегания.

Таблица 1.2.Сравнительная оценка агротехнологий различного уровня ин-

тенсификации (по Кирюшину, 2005)

Основные показатели Агротехнологии

Экстенсивные Нормальные Интенсивные Высокие

Сорта Толерантные Пластичные Интенсивные С заданными параметрами

Почвенно-ландшафтные условия Различной сложности Умеренно сложные КУ>0,6, плоские ЭАА, пятнистости КУ> 0,8, плоские ЭАА, однородные ПК

Удобрения Не вносят Поддерживающее Программированное Точное

Защита растений Эпизодическая Ограниченная, против наиболее вредоносных видов Интегрированная Экологически сбалансированная

Обработка почвы Система вспашки Почвозащитная комбинированная Дифференцированно- минимизированная Оптимизированная

Техника 1...2 поколения 3-го поколения 4-го поколения Прецизионная

Качество продукции Неопределенное Неустойчиво удовлетворительное Отвечающее требованиям переработки рынка сбалансированное по всем компонентам

Землеоце-ночная основа Почвенные карты М 1: 25000 Почвенные карты М 1:10000 Почвенно- ландшафтные карты ГИС

Экологический риск Активная деградация почв и ландшафтов Деградация почв Риск загрязнения Минимальный риск

Интенсивные технологии предполагают применение интенсивных сортов

и создание условий для более полной реализации их биологического потенциала. Интенсивные технологии, рассчитанные, например, на 40-50 ц/га озимой пшеницы высокого качества, могут быть реализованы с использованием отечественной серийной техники, сортов, удобрений и импортных пестицидов.

Высокоинтенсивные технологии, рассчитанные на достижение урожайности культуры, близкой к ее биологическому потенциалу с заданным качеством продукции с помощью современных достижений научно-технического прогресса при минимальных экологических рисках. Они относятся к категории так называемого точного земледелия с использование прецизионной техники, современных препаратов и информационных технологий. Высокоинтенсивные или высокие технологии являются собой качественный скачок в создании сортов, и в подготовке почвы, и в насыщении технологическими операциями по уходу за посевами. В высоких технологиях достигается максимальная интеграция агроприемов с учетом их системного взаимодействия [52].

Методология формирования агротехнологий заключается в последовательном преодолении факторов, лимитирующих урожайность культуры и качества продукции [49]. Один из таких факторов - неоднородность почвенного покрова, которая является скрытым резервом повышения производительности сельскохозяйственных угодий и в тоже время объективно усложняющая производство, в связи с необходимостью маневрирования технологическими операциями в применении изменяющихся режимов внесения доз удобрений, препаратов и т.п. По мере усложнения почвенно-ландшафтных условий ограничиваются возможности интенсификации агротехнологий без специальных мелиораций или систем точного земледелия. Например, при наличии почвенных мозаик, ташетов повышенной контрастности, почвенных комплексов с западинным микрорельефом полностью исключаются не только высокоинтенсивные агротехнологии, но интенсивные. На комплексах с участием пятен солонцов, глееватых и других неблагополучных почв с относительно благоприятным микрорельефом возможно применение интенсивных и ограниченно высоких технологий после их мелиорации и т.д. Путь к высокоинтенсивному использованию земель лежит через понимание многообразных почво-ландшафтных условий, их агроэкологиче-скую идентификацию и отбор подходящих производственных участков [52].

При интенсивном ведении сельскохозяйственного производства к почвам предъявляют новые требования. Участок поля должен иметь удобную для об-

работки конфигурацию, размер поля, как правило, не должен быть меньше 20 га; участок должен быть выровнен по мезо- и микрорельефу. В противном случае, в каждой микро- и мезозоне возникает свой комплекс свойств почв, растения находятся на разной фазе развития. В связи с этим одновременное применение на всем поле подкормок, средств защиты растений не дает должного эффекта. В связи с пестротой почвенного покрова в пределах поля, урожай на отдельных участках может колебаться от 5 до 50 ц зерна. К аналогичному эффекту приводит и разный уровень грунтовых вод в пределах поля [85].

Анализ крупномасштабных почвенных карт свидетельствует о том, что чаще в пределах одного поля или участка распространены 4-5, а иногда и более почвенных разновидностей, различающихся по гранулометрическому составу и степени увлажнения. Обычно более сухие автоморфные почвы расположены на повышениях, переувлажненные - на нижних частях склонов, в ложбинах и западинах [52].

Следует иметь в виду, что различия в почвах трудно устранить соблюдением агротехнологических сроков сева в пределах одного поля, выровненным аг-рофоном, несмотря на выполнение специалистами всех предъявляемых требований по равномерному внесению органических и минеральных удобрений [49]. Это связано с перераспределением питательных элементов, вносимых удобрениями, по элементам рельефа, которое неравномерно влияет на просачивание вглубь почв или сток по поверхности талых и дождевых вод. Так, например, в результате анализа в переувлажненных почвах западин и понижений обнаружено высокое содержание элементов питания растений - фосфора и калия - при относительной обеднённости ими почв повышений. Это указывает на то, что в самые начальные периоды развития растения, произрастающие на одном поле, оказываются не в одинаковых условиях обеспеченности элементами питания. Такая неравномерность в обеспечении растений «жизненно важными благами» сохраняется на всем протяжении их вегетации. Сельскохозяйственные культуры, которые возделываются на почвах, сформированных на рыхлых почвообразующих породах - песках и супесях, подстилаемых также рыхлыми

породами, в большей степени страдают от недостатка влаги, чем культуры на почвах связного гранулометрического состава [49]. И, наоборот, культуры, произрастающие на переувлажненных суглинистых и глинистых почвах, страдают от избытка влаги, особенно во влажные по погодным условиям годы [36]. Неоднородность почвенного покрова в пределах одного поля не могла не сказаться в конечном итоге на величине урожайности сельскохозяйственных культур. Как показали учеты урожая в производственных посевах, на госсортоучастках и в хозяйствах, проведенные в разные по погодным условиям годы, решающая роль в формировании урожая принадлежит почвам [52, 73].

Почвенная карта должна учитываться на всех этапах и уровнях хозяйственной деятельности: при определении общего направления специализации, дифференциации производства по отделениям и бригадам, планировании и проектировании мелиоративных мероприятий, улучшения культуртехнического состояния земель, повышения плодородия, охране и защите почв от эрозии [52, 73, 98, ПО].

Актуальность проблемы возрастает в связи с обострением экологической ситуации в сельском хозяйстве, так как установить причины, предупредить или устранить нарушения природного равновесия в процессе использования земли можно только на основе тех знаний, которые дает всесторонний анализ почвенного покрова, включающий оценку его неоднородности [9, 52, 57, 73].

1.3. Точное земледелие как инструмент информационного обеспечения реализации дифференцированных агротехнологий и оценки эффективности их интенсификации

1.3.1. Основные понятия и возможности точного земледелия

Впервые термин «точное земледелие», появился в начале 90-х годов XX-го столетия. Применение точного земледелия, можно считать началось в Японии, США, в ряде европейских стран с 1990-х годов, когда стали использовать навигационную космическую аппаратуру GPS для автоматического вождения техники и мониторинга урожайности. В 1996 г. Фирма John Deere первая предложила систему позиционирования с точностью 1-2 м, в 2000 - точность повы-

силась до 30 см, а в 2004 году до 10 см. В настоящее время в зарубежной литературе встречается несколько определений системы точного земледелия «Precision Agriculture», «précision farmig», «site-specific». В отечественной литературе, кроме понятия «точного земледелия», используются понятия «координатное земледелие» и «прецизионное земледелие» [91, 34].

Точное земледелие, имея несколько названий, точно также имеет не одно, а несколько определений. Например, Spaar, Leithold, Dammer и Feiffer определяют точное земледелие, как совокупность технологических приемов для целенаправленной дифференцированной обработки отдельных частей поля с учетом мелкомасштабных различий природных условий для создания наиболее благоприятных условий для роста и развития культурных растений с учетом неоднородности поля по плодородию, распространению вредителей, болезней и сорняков, на основе концентрации технологических операций в пространстве поля, в оптимальные сроки и при рациональной дозировке с целью создать основу для экономически эффективного и экологически обоснованного землепользования [87, 100].

Основной акцент в этом определении, а так же в остальных определениях, делается на учете неоднородности условий роста и развития растений, в пределах отдельно взятого поля. Дифференцированное проведение технологических мероприятий в зависимости от неоднородности полей считается в настоящее время методологической основой точного земледелия. Благодаря точному земледелию, возможно, реализовывать адаптивно-ландшафтные системы земледелия на более высоком уровне [86, 10, 101].

Новая ситуация сформировалась в науке благодаря появлению таких программно-аппаратных средств как глобальная система определения координат со спутников (ГСП) и геоинформационных систем (ГИС), а также сельскохозяйственных машин, способных проводить дифференцированную обработку поля. Главное же обстоятельство, обусловившее качественный скачок в информационном обеспечении агротехнологий, связано с теми новыми возможностями,

которые предоставляют в распоряжение разработчика новые средства вычислительной и измерительной техники [103, 56].

1.3.2. Подсистемы точного земледелия

Развитие методологии системы точного земледелия неразрывно связано с последними достижениями научно-технических и информационных технологий. Важнейшие методологические компоненты точного земледелия можно разделить на три подсистемы [95].

1.3.2.1. Навигационная подсистема

Возможность использования глобальной системы позиционирования осуществила переход от традиционного земледелия к прецизионному или координатному. Основная задача навигационной системы - это определения координат нахождения сельскохозяйственной техники в поле [95].

В настоящее время в России функционируют две системы глобального позиционирования: американская НАУБТАЯ и российская ГЛОНАСС. Они позволяют неограниченному числу объектов, имеющих приёмную аппаратуру, в режиме реального времени и с высокой точностью определять в любой точке планеты своё местонахождение, скорость движения и ряд других параметров [95].

Система глобального позиционирования состоит из трех основных частей или сегментов:

1) космических аппаратов, которые постоянном режиме рассылают синхронные сигналы о времени, данные о своем собственном местонахождении и другую вспомогательную информацию для потребителей;

2) ГСП - приёмников, возможное число которых система не ограничивает. Эти приемники работают пассивно, т.е. принимают сигналы космических аппаратов и сопоставляют время посылки со временем, когда он был получен.

3) контрольных станций, которые обеспечивают функционирование системы. На них определяют местоположение спутников и сообщают им эти данные. Кроме того, на спутники предается новая информация об орбите, функци-

онирования бортовых часов, корректировке передачи сигналов и другая информация [86].

Навигационная система, устанавливаемая на сельскохозяйственной технике, включает в себя так называемый GPS - приёмник и бортовой компьютер с программным обеспечением. Данный комплекс позволяет записывать координаты местоположения агрегата. Запись координат производится в форматах ERSI Sparefile и Maplnfo, что позволяет легко импортировать их в любую ГИС для дальнейшей обработки и производства необходимых агротехнических расчетов [95].

1.3.2.2. Технические средства для получения и обработки информации

С развитием техническо-научной базы в системе точного земледелия появилось много специальных измерительных приборов, с помощью которых можно получать информацию о неоднородных параметрах окружающей среды. Качество измерений такими приборами сильно влияет на эффективность точного земледелия. Частота измерений зависит от того, какова изменчивость измеряемого показателя (состояние почвенного покрова, поражение посевов вредителями, болезнями и сорняками и. т.д.). В связи с этим возникает большая необходимость в разработке специальных технических средств, используемых для автоматизированного сбора и анализа информации, характеризующей систему «почва - растение - деятельный слой атмосферы» [91, 105, 109, 111, 112,].

Существует две наиболее приоритетные темы в развитии этой проблемы - измерение характеристик почвы и непрерывное измерение урожайности. Например, в США, Германии, Англии, Дании и Франции налажен серийный выпуск аппаратуры для исследования вариабельности свойств почв и растительного покрова в пределах поля. Их использование позволяет производить дифференцированный учет урожая, автоматически отбирать пробы почвы, оценивать состояние посевов с помощью аэрофотосъемки и съемки из космоса [91, 68, 108].

Измерение электропроводности или электрического сопротивления используют для характеристики дифференцированного плодородия почвы, так

как электропроводность зависит от текстуры почвы и от концентрации почвенного раствора (почвенный воздух, крупные почвенные частицы и органические вещества действуют как изоляторы, поверхности мелких почвенных частиц и почвенный раствор - как проводники) [74, 87]. По зарубежным данным, величина электропроводности почвы в определенных условиях в большей мере коррелирует с урожайностью культур, содержание в ней отдельных элементов питания, так как каждый из них вносит свой вклад в электропроводность [87].

Для измерения величины надземной массы используется маятниковый прибор. Но в этом случае необходима калибровка по каждой культуре и даже каждому сорту [91]. Результаты исследований, по дифференцированному внесению агрохимикатов с учетом пестроты почвенного покрова полей показали, что внесение единой дозы азота на полях севооборота во время подкормок не давало ожидаемого эффекта. Руководителем хозяйства было принято решение испытать новую технологию внесения удобрений, учитывающую пространственную неоднородность почв. Технология предусматривала использование механического, маятникого датчика, который крепится на передней части трактора. С помощью маятника измеряется сила сопротивления растений при их отклонении от вертикального положения. В зависимости от угла отклонения маятника и установленных при калибровках коэффициентов бортовой компьютер, снабженный пакетом программ, вычисляет биомассу растений и содержание в них азота. Затем по полученным показателям автоматически рассчитывает дозу удобрений для конкретного участка поля. С помощью контроллера соответствующие команды передаются на техническое устройство, вносящее удобрение. Согласно наблюдениям, при азотной подкормке пшеницы по новой технологии удается снижать расход удобрений на 11-16% относительно традиционной технологии, т.е. при сплошном внесении удобрений. Эффективность использования удобрений растениями увеличилась по результатам наблюдений, на 2,7%. Определенный эффект дало и внесение средств защиты растений по «точной» технологии на полях с зерновыми [107, 79].

Для исследования вариабельности свойств растительного покрова и почвы используют также многочисленные дистанционные методы. В основном это измерение в оптическом, гиперспектральном и радиолакационном диапазонах. [91, 104, 110].

1.3.2.3. Технические средства для реализации технологии в полевых условиях

Реализация технологии точного земледелия также не возможна без применения сельскохозяйственных машин, способных при необходимости точно изменять такие параметры как норма высева, доза внесения удобрений и химических мелиорантов, а также количество пестицидов. Во многих странах выпускается специализированная техника для точного земледелия. В Германии в 90-х годах был создан зерновой комбайн способный, осуществлять дифференцированный учет урожайности зерновых культур в процессе уборки. Через несколько лет в других западных странах началось серийное производство сельскохозяйственной техники для дифференцированного внесения агрохимикатов. На международной выставке в 2011г. Ганновере (Германия) «А§гкесЬп1ка» голландскими производителями была представлена машина для посадки картофеля, которая в зависимости от плотности почвы изменяла норму посадки клубней картофеля. Особый интерес из всего комплекса разработанной техники учитывать урожай. Зерновые комбайны при уборке автоматически создают электронную карту урожайности с точной привязкой к месту. Такая карта просто бесценна, так как нет более объективного показателя неоднородности пахотного массива, чем карта урожайности [95].

Однако, работа с электронными картами урожайности с целью изучения внутрипольной неоднородности, не возможна без использования геоинформационных систем (ГИС).

1.3.3. Гис - как основа для разработки системы точного земледелия

В общем случае под географическими информационными системами (ГИС) понимается компьютерная технология ввода, хранения, обработки и представления пространственно - распределенных данных [12].

С помощью ГИС решаются следующие задачи:

- создание цифровых карт, с применением растровой технологии ввода по картографическим материалам;

- введение и корректировку графической информации с использованием комплекса геодезических задач и координатного ввода;

- решение комплекса информационных задач на основе системы запросов с получением твердых копий их результатов в графическом и текстовом виде;

- изучение состояния природных ресурсов, экологического состояния территории и эколого-экономической оценки окружающей природной среды;

- получение достоверной информации о местоположении и эксплуатации дорог, инженерных сетей, коммунального хозяйства, о природных запасах полезных ископаемых и т.д. [18].

Структуру ГИС можно представить в виде набора информационных «слоев». Например, базовый слой содержит данные о рельефе, далее следуют слои гидрографии, почв, растительного покрова, дорожной сети, населенных пунктов, распространения загрязнений и т.д. Такого рода слои условно можно рассматривать в виде своеобразной «этажерки», на каждой полке которой размещена карта или цифровая информация по определенной теме. Слои могут быть представлены в виде растровых и векторных изображений. Для каждого векторного слоя создается таблица, в которой содержится информация по каждому объекту, отображенному на этом слое. Каждая строка таблицы характеризует один объект слоя. В колонке сосредоточена информация одного типа (числовая, логическая или текстовая) по одному показателю для всех элементов слоя. Система точного земледелия требует знаний о пространственной, временной, и атрибутивной неоднородности. Без знаний конкретных условий в хозяйстве невозможно осуществить переход к точному земледелию [34].

В области сельского хозяйства геоинформационные системы помогают решать задачи по планированию урожая, составлению севооборотов, подбору системы удобрений, оценки плодородия земель, помогают в выборе направления развития определённого хозяйства [14].

Важным элементом ГИС является периодически обновляемые информационные материалы аэрокосмической съемки и дистанционного зондирования. Космическая съемка представляет собой постоянно обновляемый источник информации, который может помочь предприятиям и организациям, занятым в сельском хозяйстве, принимать правильные и оперативные решения в целях преодоления последствий наводнений, борьбы с паразитами и прогнозирования урожаев. Изображения, полученные со спутников IKONOS, LANDSAT, SPOT успешно применяются в следующих сферах: анализ сельскохозяйственного потенциала, рациональное землепользование, определение мировых запасов пищевых продуктов, исследования биологической вариативности (выделение и идентификация различных типов сельскохозяйственных культур), определение ирригационных зон, страхование с.-х. участков, оценка ущерба, нанесенного сельскохозяйственным угодьям [33].

Современные ГИС технологии являются перспективным инструментом для эффективного выполнения массовых работ по агроэкологической оценке земель и мониторингу земель. Применение ГИС для агроэкологической оценки земель позволяет перевести на новую качественную основу решение этой сложной проблемы, они особенно эффективны при проектировании интенсивных систем земледелия, высоких агротехнологий, и адаптивно-ландшафтных системах земледелия высокой точности(«01оЬа1 soil change, 1990). Создание землеоценочной основы для точных систем земледелия практически невозможно без ГИС-технологий. При этом наиболее эффективно используются главные технологические достоинства ГИС:

- создание цифровых топографических и тематических карт;

- ввод графической семантированной информации;

- хранение информации;

- редактирование и создание классификаторов;

- просмотр графической информации, измерение расстояний, вычисление площади, выполнение экспликации, совмещение различных тематических карт как в векторном, так и в растровом виде;

- осуществление поиска объектов по кодовой информации базы данных и выборка объектов;

- печать графической информации в заданном масштабе;

- конвертирование информации в форматах Мар!п£э и ЭХЕ [14, 28, 52].

Заключение диссертации по теме «Агропочвоведение и агрофизика», Якушева, Ольга Игоревна

Выводы

1. Информационно-технические возможности ГИС-технологий могут служить инструментально-методической основой для построения электронных тематических карт сельскохозяйственных угодий по глубине залегания подстилающей породы и другим атрибутивным параметрам почв и последующей оценки влияния пространственной неоднородности структуры почвенного покрова и глубины залегания подстилающей породы на урожайность сельскохозяйственных культур.

2. Электронная почвенная карта может являться информационной базой, достаточной для изучения и оценки влияния неоднородности почвенного покрова и уровня интенсификации технологий на урожайность зерна яровой пшеницы.

3. На основе разработанной методики определения суммарной урожайности дифференцированно по зонам почвенной неоднородности с использованием соответствующих тематических карт (электронных слоев) и электронными картами урожайности выявлено, что структура почвенного покрова оказывает достоверное влияние на урожайность зерна яровой пшеницы. В год с нормальным увлажнением в период вегетации это влияние проявляется более контрастно, а в годы с избыточным и недостаточным увлажнением влияние структуры почвенного покрова на урожайность зерна проявляется в меньшей степени.

4. Глубина залегания подстилающей породы оказывала достоверное влияние на урожайность зерна яровой пшеницы. Независимо от почвенной разности и технологии применения удобрений, в год с недостаточным увлажнением в период вегетации урожайность зерна яровой пшеницы достоверно увеличивалась на почвенных разностях с повышенной глубиной залегания подстилающей породы (55 . 80 см).

5. Во все годы исследований на фоне внутрипольной почвенной неоднородности технология «точного земледелия» существенно увеличивала урожайность зерна яровой пшеницы по сравнению с остальными вариантами технологий.

6. Уровень интенсификации технологий, независимо от внутрипольной почвенной неоднородности, увеличивает накопление сухой биомассы растений яровой пшеницы по фазам вегетации во все годы проведения исследований. Максимальное накопление сухой биомассы растений во все фазы вегетации, независимо от уровня интенсификации технологий, отмечено в два года (2006 и 2008 гг.) из трех лет на дерново-слабоподзолистой глееватой разности (Пдг) и в 2007 г. на дерново-слабоподзолистой слабоглееватой разности (Пдсг).

7. Технология применения удобрений, независимо от внутрипольной почвенной неоднородности, увеличивала общее количество растений и количество продуктивных стеблей. Независимо от уровня интенсификации технологий максимальное общее количество растений и количество продуктивных стеблей во все годы проведения исследований отмечено на дерново-слабоподзолистой глееватой разности (Пдг).

Предложения производству

1. Для получения высоких и экономически оправданных урожаев зерна яровой пшеницы при возделывании ее на дерново-подзолистых почвах разного генезиса, рекомендуется внесение удобрений на основе использования приемов «точного земледелия».

2. Оптимизация использования средств химизации в системе «точного земледелия» обеспечивает получение не только высоких урожаев зерна яровой пшеницы, но и повышает качество зерна (массу 1000, натуру и др.).

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Якушева, Ольга Игоревна, 2013 год

Список литературы

1. Абрамов Н.В, Федоткин В.А., Иваненков A.C. Формирование урожайности и показателей качества зерна яровой пшеницы при различных системах основной обработки почвы // Аграрный Вестник Урала: изд-во Уральская государственная сельскохозяйственная академия. - Екатеринбург, 2012. - Вып. № в.- С. 3 - 8.

2. Авдеева Т.Н., Фрид A.C. Неоднородность плодородия почвенного покрова и ее учет при проведении полевых опытов. Современные проблемы почвоведения. - М.:, 2000. - С. 337 - 346.

3. Агротехнология возделывания яровой пшеницы // Белорус.сел.хоз-во. -2006,-N3,-С. 19-23.

4. Апарин Б.Ф. Диагностика двучленных почвообразующих пород. Бюллю-тень почвенного интитута им. Докучаева, 1986. Т.43 С. 3-7.

5. Апарин Б.Ф., Забоева И.В., Липкина Г.С. и др. Подзолистые почвы центральной и восточной частей европейской территории СССР (на песчаных почвообразующих породах) - Л.: Наука, 1981.-200 с.

6. Апарин Б.Ф., Матинян H.H. Ландшафтная структура Северо-Запада России и типология сельскохозяйственных земель. Вестник СПбУ, 2005, № 2, С. 132-141.

7. Афанасьев P.A. Закономерности внутрипольного варьирования плодородия почвы. Доклады ТСХА / Рос. гос. аграр. ун-т - МСХА им. К.А. Тимирязева. Москва, 2010;Вып. 282, - С. 354-356.

8. Афанасьев P.A. Методика полевых опытов по дифференцированному применению удобрений в условиях точного земледелия. Проблемы агрохимии и экологии. 2010. №1. С. 38-44.

9. Баева С.С., Белов A.B., Ганусевич И.Н., Кузнецов В.В. Компьютерный подход решения проблемы неоднородности почвенного покрова. Совре-

менная агрофизика - высоким агротехнологиям //Агрофиз. Науч.-исслед. Ин-т Россельхозакадемии, 2007. - С 264 -265.

Ю.Баутин В.М. Актуальность разработок точного земледелия на современном этапе //Известия ТСХА,- вып. 2,- 2009.- С. 32-38.

П.Белоусова Н.И., Васенёв И.И., Горячкин C.B., Острикова К.Т., Сорокина Н.П., Хитров Н.Б. Современные естественные и антропогенные процессы в почвах и геосистемх. - М.: Почв. Ин-т им. В.В. Докучаева, 2006. - 369 с.

12. Берлянд A.M. Информационное картирование. - М.: Наука, 1997. - 62 с.

13. Вавилов П.П., Гриценко В.В., Кузнецов B.C. и др.; Растениеводство. Под ред. П.П. Вавилова.-5-e изд., перераб. И доп.-Агропромиздат, 1986.-512 с.

14. Васенев И. И. Перспективы разработки и внедрения локальных информационно-справочных систем для оптимизации земледелия в России // Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов. Новосибирск. Издательство СО РАСХН. 2003. Т. 1.С.53-61.

15. Васенёв И.И., Сорокина Н.П., Кузякова И.Ф. Место исследований структуры почвенного покрова в геоинформационно-агроэкологическом обеспечении современных систем земледелия. Сборник трудов Международной научно-практической конференции «Агротехнологии XXI века» / Рос.гос.аграрный ун-т МСХА им. К.А. Тимирязева, - Москва, 2007., С.162-164.

16. Веденин O.JL, Ксенофонтова В.А Изменение свойств почвы Ленинградской области при интенсификации земледелия.., Бюл. Почв. Ин-та им. Докучаева, 1986; Т. 38. - С. 3-6.

17. Витковская С.Е. Методы оценки неоднородности почвенного покрова при планировании и проведении полевых опытов. Санкт-Петербург: АФИ, 2011.-51 с.

18. Волков С.Н. Землеустройство. Системы автоматизированного проектирования в землеустройстве. Т. 6. - М.: Колосс.- 2002.-327 с.

19. Воропаев В.В., Лекомцев П.В., Якушева О.И. Управление продуктивностью и качеством зерна яровой пшеницы на фоне почвенной неоднородности. Методическое и экспериментальное обеспечение адаптивно-ландшафтных систем земледелия. - Спб.: Изд-во ПИЯФ РАН, 2007. - 264 с.

20. Гагарина Э.И., Матинят H.H., Счастная, Касаткина. Почвы и почвенный покров Северо-Запада России. С-П. Изд. СПбГУ 1995.- 223 с.

21. Гарина И.С. Интенсификация как фактор развития экономики сельскохозяйственных предприятий. Вестник АПК Верхневолжья. Изд-во Ярославская государственная сельскохозяйственная академия, 2008. - 60-65 с.

22. Годельман Я.М. Структура почвенного покрова и пути ее математического объяснения Я.М. Годельман // Вопросы исследования и использования почв Молдавии: C6.V. - Кишинев, 1969а.- С. 64-90.

23. Годельман Я.М. Неоднородность почвенного покрова и использование земель. Изд-во «Наука»- Москва 1981.-199 с.

24. Головоченко H.A., Головоченко А.П., Глуховцев В.В. Влияние условий внешней среды на эффективность использования яровой пшеницей минеральных удобрений//Известия Оренбургского государственного аграрного университета. Государственный Аграрный Университет Т.2, N 18-1-2008.-С.7-10.

25. Грязина Ф.И. Влияние агротехнических приемов на качества зерна яровой пшеницы//Вестник Алтайского Аграрного Университета. Изд-во Алтайский Аграрный Университет, г. Барнаул, 2011 Т. 79.- № 5.-С.14-17.

26. Гущин В.Г1. Гидроморфные почвы. Курс лекций по мелиоративному почвоведению. М.: МСХА, 1991.- 92 с.

27. Дзюба В.А. Многофакторные опыты и методы биометрического анализа экспериментальных данных: Методические рекомендации- КубГАУ, 2010 г.- 76 с.

28. Дитц JI.IO., Смоленцев Б.А. Геоинформационная система в почвенной картографии/ Гаджиев И.М. Ин-т почвоведения и агрохимии Сиб. Отд-ния РАН Новосибирск Наука, 2002.-77 с.

29. Добровольский Г.В. Структурно-функциональная роль почвы в биосфере - М.: ГЕОС, 1999.- 278 с.

30. Добротворская Н.И. Структура почвенного покрова в системе агроэколо-гической оценки земель в лесостепи Западной Сибири//Автореферат дисс. док-ра с.-х. наук. Барнаул, 2009.-39 с.

31. Докучаев В.В. Материалы по оценке земель Нижегородской губернии. Вып. I-XIV. 1882.-86 с.

32. Доманов Н.М., Солнцев П.И., Эффективность технологий возделывания озимой пшеницы в зависимости от уровня интенсивности и погодных условий // Вестник Воронежского Государственного Аграрного Университета, 2011.-№3- .С. 25-28.

33. Дончева A.B. Экологическое проектирование и экспертиза. М.: Аспект Пресс, 2002. - 286 с.

34. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Колос, 1979.-415 с.

35. Дубачинская H.H., Каракулев В.В., Верещагина A.C. Эффективность аг-роэкологической оценки земель в разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий в условиях южного Урала // Известия Оренбургского Государственного Аграрного Университета. - 2008.№ 2. -С. 209-212.

36. Дымина E.B. Влияние осадков и температуры на урожай яровой пшеницы Аграр.наука, 2010; N 11. - С. 18-19.

37. Зайдельман Ф.Р. Принципы и опыт составления агроланшафтных экологических почвенно-мелиоративных карт. Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям. -М., 2002. - С. 347.

38. Зверева H.A., Терехин М.В., Мищенко JI. Н. Влияние погодных условий и природной зоны возделывания на качество зерна яровой пшеницы в амурской области // Вестник АГАУ, 2013, №4. - С. 10-13.

39. Иванов А.И., Хомяков Ю.В., Якушева О.И., Федькин И.А. Совершенствование методов отбора почвенных образцов для выявления неоднородности дерново-подзолистых почв. Материалы координационного совещания Агрофизического института, Санкт-Петербург, Агрофиз. науч.-исслед. ин-т. - Санкт-Петербург, 2010. - С. 127-131.

40. Иванов А.И., Цыганова H.A., Лекомцев П.В., Якушева О.И., Уткузова A.M. Агроэкономическая эффективность точных систем удобрения в зер-нопропашном звене севооборота. Гумус и почвообразование / С.-Петерб. гос. аграр. ун-т. - Санкт-Петербург-Пушкин, 2010. - С. 68-73.

41. Иванов А.И.; Конашенков A.A.; Якушева О.И.; Федькин И.А. К вопросу о выявлении пространственной неоднородности пахотных дерново-подзолистых почв. Гумус и почвообразование / С.-Петерб. гос. аграр. ун-т. - Санкт-Петербург-Пушкин, 2010. - С. 61-65.

42. Иванов И.А., Якушев В.В., Лекомцев П.В., Воропаев В.В., Конашенков A.A., Баева С.С., Иванова Ж.А., Панова Г.Г., Пономарева Л.В., Степанова O.A., Цветкова, Ермаков Е.И. Рекомендации по применению технологий агрохимических, агробиологических и реабилитационных мероприятий. Под общей редакцией профессора доктора с.-х. наук А.И. Иванова. СПб., 2009, 208 с.

43. Касумов Н.Е., Свентицский И.И., Обыночный А.Н. Определение уровня эффективности (оптимальности) агротехнологий с учётом экологических условий. Труды научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». Изд-во ВНИИ Электрификации сельского хозяйства, Москва. Том 5, 2012 г.

44. Кауричев И.С., Т.А. Романова, Н.П. Сорокина Структура почвенного покрова и типизация земель - М.:Изд.-во. МСХА, 1992.- 151с.

45. Каштанов А.Н. Научные основы систем земледелия. ВАСХНИЛ - М.: Агропромиздат, 1988. - 250 с.

46. Кирюшин В. И. Экологизация и интенсификация земледелия: противоречия и компромиссы // Проблемы интенсификации и экологизации земледелия России: Сборник материалов научной сессии Россельхозакадемии (13-15 июня 2006 г., п. Рассвет Ростовской области). -М.: Россельсозака-демия, 2006,- С. 78-90.

47.Кирюшин В.И. Агрономическое почвоведение. - М.: КолосС, 2010. - 687 е.: ил. - (Учебники и учеб. Пособия для студентов высш. Учеб. Заведений).

48. Кирюшин В.И. Разработка и проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия в различных природно-сельскохозяйственных зонах// Известия ТСХА, 2002.-Ш-С. 36-53.

49. Кирюшин В.И. Теория адаптивно-ландшафтного земледелия и проектирование агроландшафтов. - М.: КолосС, 2011. - 443 с.

50. Кирюшин В.И. Экологизация и технологическая политика. М: Изд-во МСХА, 2000. - 473 с.

51. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия, М.: «Колос», 1996. - 367 с.

52. Кирюшин В.И., Иванов А.Л. и др. Агроэкологииеекая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротех-нологий: Метод. Руководство-. М.: ФГНУ и Росифорагротех, 2005. -784 с.

53. Коваленко Н.Я., Агирбов Ю. И., Серова Н.А., и др. Экономика сельского хозяйства. Учебник для студентов высших учебных заведений. - М.: ЮРКНИГА, 2004. - 384 с.

54. Коряковцева Л.А. (Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока им. Н. В. Рудницкого. Киров).; Волкова Л.В. Влияние метеорологических условий на продуктивность и качество зерна сортов яровой пшеницы. Аграрная наука Евро-Северо-Востока / Сев.-Вост. науч.-метод, центр Россельхозакадемии. Киров, 2009; N 3(14). -С. 35-39.

55. Красногоров В. Юстус Либих. М.: Знание, 1980. - 144 с.

56. Лачуга Ю.Ф. Точное земледелие и животноводство - генеральное направление развития сельскохозяйственного производства в 21 веке // В кн.: Машинные технологии производства продукции в системе точного земледелия и животноводства. М.: ГНУ ВИМ, 2005. - С. 8 - 11.

57. Личман Г.И. (Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства.).; Марченко Н.М. Система точного земледелия в современных агротехнологиях. Агротехнологии XXI века / Рос. гос. аграр. ун-т - МСХА им. К. А. Тимирязева. - Москва, 2008. - С. 153-157.

58. Лопырев М.И., Рябов Е.И. Защита земель от эрозии и охрана природы. -М.:Агропроиздт, 1989. - 240 с.

59. Лукьянов С. Н. Влияние интенсификации агротехнологий и постран-ственной гетерогенности ландшафтов на урожай и качество зерна яровой

культуры.Современные проблемы аграрной науки Верховолжья / Иван, науч.-исслед. ин-т сел хоз-ва. - Иваново, 2004. - С. 59-63.

60. Матвеенко Д. А. Дифференцированное внесение азотных удобрений на основе оценки оптических характеристик посевов яровой пшеницы//Автореферат дисс. кадидата с.-х. наук Спб, 2012.-21 с.

61. Миндрин A.C., Коренева H.H. Эколого-экономическая оценка эффективности агротехнологий. Агротехнологии XXI века // Материала Международной научно-практической конференции. Под общей редакцией ректора РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, члена корреспондента РАСХН В.М. Баутина. М: Издательство РГАУ-МСХА - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2008.- 180 с.

62. Михайленко И.М., Тимошин В.Н., Якушева О.И. Пространственная неоднородность состояния посевов как фактор рисков потерь урожая // Вестн. РАСХН, 2011N 6. - С. 6-8.

63. Никитина А.Н. Шкала контрастности почв БССР. Структура почвенного покрова и использование почвенных ресурсов. - М.: Наука, 1978 - С. 52-57.

64.Орлова JT.B. Научно-практическое руководство по освоению и применению технологий сберегающего земледелия - Самара, 2004. - 116 с.

65. Отчет по обследованию почв Меньковской опытной станции Агрофизического института. Центральный музей почвоведения им. Докучаева, 1976-102 с.

66. Пестряков В.К. Почвы ленинградской области. Лениздат, 1973. - 344 с.

67. Петрова М.В. и др. Компьютерная экспертная система поддержки агро-технологических решений на осушаемых землях. - Мелиорация и водное хозяйство, №4, 1994,- С. 18-20.

68. Петрушин А.Ф.; Буре В.М.; Якушев В.В.; Матвеенко Д.А. Выделение однородных зон на сельскохозяйственном поле по данным электронной карты урожайности. Продукционный процесс растений: теория и практика эффективного и ресурсосберегающего управления, 2009. - 168 с.

69. Прохорова З.А. Неоднородность свойств почвенного покрова и управление почвенным плодородием дерново-подзолистых почв. Автореферат. Дисс. Док-pa с.-х. наук. Москва, 1989. - 23с.

70. Прохорова З.А., Фрид A.C. Изучение и моделирование плодородия почв на базе длительного полевого опыта. - М.: Наука, 1993. - 189 с.

71. Пыхтин И.Г., Гостев A.B. Продуктивность зерновых культур в зависимости от интенсивности технологий. Земледелие, 2012; № 8. - С. 21-22.

72. Пьянкова Н.М. Действие удобрений на урожайность и качество зерна яровой пшеницы, возделываемой на дерново-мелкоподзолистых тяжелосуглинистых почвах Пермского края. Современные проблемы устойчивого конструирования агроландшафтов и ресурсосберегающие технологии в сельском хозяйстве Северо-Восточного региона европейской части России / Перм. НИИ сел. хоз-ва. - Пермь, 2009. - С. 123 128.

73. Романова Т.А., Пучкарева Т.Н., Никитина А.Н., Котович A.M. Интенсификация земледелия в условиях неоднородности почвенного покрова -Минск: Изд-во БелНИИИНТИ, 1988. - 41с.

74. Рунов Б., Пильникова Н. Основы технологий точного земледелия. Зарубежный и отечественный опыт. -М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010.- 120 с.

75. Сорокина Н.П. Влияние компонентов элементарной структуры дерново-подзолистых почв на продуктивность сельскохозяйственных растений // Бюлл. Почвенного ин-та. М., 1977.- С. 178-189.

76. Сорокина Н.П. Структура почвенного покрова пахотных земель: Типизация, картографирование, агроэкологическая оценка. Автореферат дисс. док-ра с.-х. наук. Москва, 2003 - 48 с.

77. Строчков А.Я. Изучение неоднородности почвенного покрова на основании электрических свойств почвы. Автореферат кандидата биол. наук/ МГУ, Москва, 1984.-24 с.

78. Сычев В.Г., Афанасьев P.A., Личман Г. И., Марченко М.Н.Методика отбора почвенных проб по элементарным участкам поля в целях дифференцированного применения удобрений. М.: ВНИИА, 2007. - 36 с.

79.Трубников A.B. Агроэкологическая оценка полугидроморфных структур почвенного покрова южной лесостепи Тамбовской равнины. Автореферат дисс. Кандидата биол. Наук. Москва, 2009.-19 с.

80. Федоровский Д.В. Микрораспределение питательных веществ в почвах. М., «Наука», 1979. -191 с.

81. Фрид A.C. Пространственное варьирование и временная динамика плодородия почв в длительных полевых опытах. - М.: Россельхозакадемия, 2002.-80 с.

82. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова - М.: Изд-во «Мысль», 1972. 422 с.

83. Хитров Н.Б. Создание детальных почвенных карт на основе интерполяции данных о свойствах почв. Почвоведение, 2012, № 10, с. 1045-1056.

84. Черкасов Т.Н., Дубовик Д.В., Чуян О. Пространственная неоднородность качественных показателей зерна. Достижение науки и техники АПК. Москва, 2009, № 12, с. 9-10.

85. Шатилов И.С., Замараев А.Г., Духанин Ю.А., Чаповская Г.В., Савич В.И., Замараев А.А., Шаров А.Ф., Исмаилова Н.А. / Под общ. ред. Шатилова И. С. - М.: Агроконсалт, 2004. - 368 с.

86. Шпаар Д, Захаренко А.В., Якушев В.П. Точное сельское хозяйство. Под редакцией. - СПб., 2009.- 397с.

87. Шпаар Д., Ляйтхольд П., Даммер К. X., Файффер А. Дифференцированное управление посевами с учетом гетерогенности полей в рамках Precision Agriculture // Материала Международной научно-практической конференции. Под общей редакцией ректора РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, члена корреспондента РАСХН В.М. Баутина. М: Издательство РГАУ-МСХА - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2008,- 180 с.

88. Шпаар Д., Эллмер Ф., Постников А., Протасов П. и др. Зерновые культуры / Под общей ред. Д. Шпаара. - Минск: ФУ «Аинформ», 2000, 421 с.

89. Якушев В.В., Конев А.В., Матвеенко Д.А., Якушева О.И. Прецизионные эксперименты в информационном обеспечении систем земледелия // Вестник РАСХН. №3. 2011. С. 11 -13.

90. Якушев В.В. Программно-технические средства информационного обеспечения и реализации агроприемов в системе точного земледелия. Автореферат дисс. канд. техн. наук. СПб., 2005. - 20 с.

91. Якушев В.П. На пути к точному земледелию. - СПб.: Издательство ПИЯФ РАН. 2002. - 458 с.

92. Якушев В.П. Якушев В.В., Якушева Л.Н., Буре В.М. Электронная карта урожайности как информационная основа прецизионного внесения удобрений // Земледелие. 2009. № 3 - С. 16-19.

93. Якушев В.П., Канаш Е.В., Конев А.А., Ковтюх С.Н., Лекомцев П.В., Матвеенко Д.А., Петрушин А.Ф., Якушев В.В., Буре В.М., Осипов Ю. А., Русаков Д.В. Теоретические и методические основы выделения однородных

технологических зон для дифференцированного применения средств химизации по оптическим характеристикам посева (практическое пособие). -СПб.: АФИ, 2010.-60 с.

94. Якушев В.П., Петру шин А.Ф. Методология проектирования компьютерных систем поддержки решений в агрономии. Сб. докл. международной конференции по мягким вычислениям, СПБ.: СЭТУ, 2000, том № 2, С. 137-140.

95. Якушев В.П., Якушев В.В. Информационное обеспечение точного земледелия. - СПб.: Изд-во ПИЯФ РАН, 2007. - 384 с.

96. Якушева О.И. Влияние неоднородности почвенного покрова на урожайность яровой пшеницы // Изв. С.-Петерб. гос. аграр. ун-та, 2011;—N 24. -С. 67-71.

97. Якушева О.И. Эффективность агротехнологий на фоне неоднородности почвенного покрова. Материалы 45-й Международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Применение средств химизации для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур» (21 апреля 2011 г.), 2011 - С. 220-222.

98. Adams M.L.; Cook S.; Bowden J.W Using yield maps and intensive soil sampling to improve nitrogen fertiliser recommendations from a deterministic model in the Western Australian wheatbelt Austral.J.exper.Agr., 2000; Vol.40,N 7. - P. 959-968.

99.Anderson-Cook C.M.; Alley M.M. ; Roygard J.K.F.; Khosla R.; Noble R.B. ; Doolittle J.A. Differentiating soil types using electromagnetic conductivity and crop yield maps Soil Science Society of America Journal; Madison, 2002; Vol.66,N 5. - P. 1562-1570.

100. Blackmore. B. S. and C. Marsshal. Yield Mapping; Errors and Algorithms. 3rd Int. Congress on Precision Agriculture. June 23-26, Minneapolis, MN, USA, 1996.

101. Blackmore. B.S., and G.Larscheid. Strategies for Managing Variability. 1st European Conf. on Precision Agriculture. 9-10 September 1997, Warwick UK.

102. Dobermann A.; Ping J.L. Geostatistical Integration of Yield Monitor Data and Remote Sensing Improves Yield Maps Agronomy Journal; Madison, 2004; Vol.96, N 1. - P. 285-297.

103. Domsch H. Was bringt die Kartierung Elektrische Bodenleitfahigkeit. Neue Landwirtschaft, 2001, 6, 44-48.

104. Lekomtsev P.V., Voropaev V.V., Matveenko D.A., Kovtiukh S.N. Using spectral characteristics to make nitrogen recommedations for spring wheat//Papers presented at the 8 European Federation for Information Technology in Agriculture, Prague, 692...693s.

105. Lobell D.B.; Ortiz-Monasterio J.L ; Cajigas Gurrola F.; Valenzuela L.Identification of Saline Soils with Multiyear Remote Sensing of Crop Yields Soil Science Society of America Journal; Madison, 2007; Vol.71, N 3. - P. 777-783.

106. Luck E., Spangenberg U., Dubnitzki M. et. al. Estimation of soil properties by electrical and electromagnetic methods. In: Werner A., Jarfe A. (Eds.) Programme book of the joint conference of ECPA - ECPLF. Wageningen Academic Publishers, 2003, 485-487.

107. Nieter J. Mit Senor wirtschaftlicher. Neue Landwirtsch., N2. - 2009-P. 64-65.

108. Panda S.S.; Panigrahi S.; Ames D.P. Crop yield forecasting from remotely sensed aerial images with self-organizing maps Transactions of the ASABE / Amer. soc. of agriculture and biol. engineering. - St. Joseph (Mich.), 2010; Vol.53, N2. - P. 323-338.

109. Panten K.; Flaneklaus S.; Rogasik J.; Schnug E.: Predicting sugar beet yield variability using yield maps of combinable crops and the 'monitor pedocell' ap-

proach Landbauforshung Völkenrode. - Braunschweig, 2005; S.-H. 286. - P. 65-70

110. Radhakrishnan J.; Anbumoshi V. ; Hill R.H.; Miller R. Feasibility of using yield monitors for the development of soil management maps Agr. Mechan. in Asia Africa Latin America, 2006; Vol.37,N 1. - P. 54-57

111. Reyniers M.; De Baerdemaeker J. Comparison of two filtering methods to improve yield data accuracy Transactions of the ASAE, May/Jun2005, Vol. 48 Issue 3. - P. 909-916

112. Sudduth K.A.; Drummond S.T.Yield Editor: Software for Removing Errors from Crop Yield Maps Agronomy Journal; Madison, 2007; Vol.99, N 6. - P. 1471-1482 .