Способ определения экологической емкости агрофитоценозов полевых культур

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для эколого-энергетического анализа агрофитоценозов при разработке оптимальных технологий выращивания полевых культур. Способ включает определение надземной и подземной фитомассы, энергии минеральных элементов питания почвы, дополнительно определяет массу микроорганизмов корнеобитаемого слоя, дозы применяемых минеральных и органических удобрений, показатель выноса энергии элементов питания из почвы и удобрений, а емкость определяют по формуле. Способ позволяет повысить точность определения показателя экологической емкости агрофитоценозов полевых культур. 2 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для эколого-энергетического анализа агрофитоценозов при разработке оптимальных технологий выращивания полевых культур.

Известен способ определения экологической емкости агроландшафта, позволяющий установить рациональное соотношение угодий и оценить агрофитоценозы, входящие в него (Щербаков А.П., Володин В.М., Михайлова Н.Ф. Ландшафтное земледелие и агробиоэнергетика //Земледелие. - 1994. - N 3, - с. 12-13). Согласно этому способу определяют: показатели запаса надземной и подземной фитомасс, гумуса и минеральных элементов питания почвы; показатели ежегодного прироста надземной и подземной фитомасс, прироста или убыли гумуса и минеральных элементов питания почвы, а экологическую емкость агроландшафта определяют по следующей формуле Э = (HQ₁+KQ₂) + (Н₁Q₁+К₁Q₂) + (ОВПQ₃±ΔЕп) + (Емэп±ΔЕмэп), где Э - экологическая емкость агроландшафта, ГДж/га; Н - запас надземной фитомассы, т/га; Q₁ - энергосодержание надземной фитомассы, ГДж/т; К - запас подземной (корневой) массы, т/га; Q₂ - энергосодержание корневой массы, ГДж/т; H₁ - ежегодный прирост надземной массы, т/га; К₁ - ежегодный прирост корневой массы, т/га; ОВП - запасы органического вещества почвы, т/га;
Q₃ - энергосодержание органического вещества (гумуса) почвы, ГДж/т;
±ΔЕп - прирост или убыль энергии органического вещества почвы, ГДж/га;
Емэп - энергия минеральных элементов питания (подвижных форм) в пахотном слое почвы, ГДж/га;
±ΔЕмэп - прирост или убыль энергии подвижных форм элементов питания, ГДж/га.

Однако этот способ имеет ряд недостатков. Показатели ежегодного прироста надземной и корневой массы, а также прироста или убыли энергии органического вещества почвы не позволяют провести достоверную оценку, так как экологическая емкость агрофитоценоза может определяться только по конечным результатам вегетации культуры в течение одного года.

Показатель запаса энергии органического вещества почвы не позволяет произвести точное определение экологической емкости, так как имеет большое значение и в пределах агрофитоценоза за период его существования не претерпевает каких-либо заметных изменений.

Способ не учитывает количественный и видовой состав микроорганизмов корнеобитаемого слоя, которые также обладают энергией и подвергаются качественному и количественному изменению за период вегетации различных полевых культур.

При рассмотрении энергетических показателей агрофитоценозов полевых культур за период вегетации необходимо учитывать и приходящую в почву энергию удобрений, качественные и количественные показатели которых определяются требованиями технологии выращивания.

Показатель прироста или убыли энергии минеральных элементов питания в почве (±ΔЕмэп) необходимо учитывать вместе с соответствующими изменениями энергии применяемых удобрений и отразить в суммарном выносе энергии из почвы с биомассой урожая культуры.

Цель изобретения - повышение точности определения показателя экологической емкости агрофитоценозов полевых культур.

Цель достигается тем, что в известном способе при определении экологической емкости агрофитоценоза полевых культур, включающем определение надземной и подземной фитомассы, энергии минеральных элементов питания почвы, дополнительно определяют массу микроорганизмов корнеобитаемого слоя, дозы применяемых минеральных и органических удобрений, и показатель выноса энергии элементов питания из почвы и удобрений с биомассой урожая, а экологическую емкость агрофитоценозов определяют по формуле
Э=hQ₁+KQ₂+MQ₃+(Емэп+ДудQ₄)-Впэ), ГДж/га,
где Э - экологическая емкость агрофитоценоза, ГДж/га;
Н - запас надземной фитомассы, т/га;
Q₁ - энергосодержание надземной фитомассы, ГДж/т;
К - запас подземной (корневой) массы, т/га;
Q₂ - энергосодержание корневой массы, ГДж/т;
М - масса микроорганизмов корнеобитаемого слоя, т/га;
Q₃ - энергосодержание массы микроорганизмов, ГДж/т;
Емэп - энергия минеральных элементов питания (подвижных форм) в пахотном слое почвы, ГДж/га;
Дуд - доза применяемых минеральных и органических удобрений, т/га;
Q₄ - энергосодержание минеральных и органических удобрений, ГДж/т;
Впэ - вынос энергии питательных элементов из почвы с биомассой урожая, ГДж/га.

Способ осуществляется следующим образом: определение содержания подвижных форм минеральных элементов питания в почве проводят согласно методических руководств ЦИНАО (для минерального азота) и метода Мачигина (для обменного калия и подвижных фосфатов) до начала проведения технологических операций, связанных с проведением основной обработки почвы и внесением удобрений. После определения содержания в почве подвижных форм минеральных элементов питания через соответствующие энергетические эквиваленты рассчитывают энергию минеральных элементов питания в пахотном слое почвы (Емэп).

Дозы и виды минеральных и органических удобрений предусмотрены особенностями технологии выращивания культуры и при необходимости могут быть изменены до начала проведения технологических операций.

В дальнейшем, в конце вегетации перед уборкой культуры, определяют запас надземной фитомассы методом взятия снопов и учета массы опада листостебельной массы. В это же время определяют и запас подземной (корневой) массы с использованием метода Станкова. Энергосодержание надземной и корневой фитомассы определяют прямым путем с использованием калориметра или по справочным данным.

Одновременно с определением запасов надземной и подземной фитомассы проводят учет массы микроорганизмов почвы согласно методам: Штина для почвенных водорослей, Мирчинк для почвенных грибов, Виноградского для почвенных бактерий, Калуцкого и Зеновой для актиномицетов. Для расчетов используют коэффициенты энергосодержания различных групп микроорганизмов почвы, предложенные Таусоном В.О.

Во время проведения уборки или сразу после ее окончания определяют вынос энергии питательных элементов из почвы с биомассой урожая путем учета массы пожнивных остатков (стерня, потери урожая, опад листостебельной массы). После этого путем вычета из показателя запаса надземной фитомассы (Н) массы пожнивных остатков и дальнейшего умножения результата на соответствующий энергетический коэффициент вычисляют вынос энергии питательных элементов из почвы с биомассой урожая.

Примеры конкретного выполнения.

Опыты, проведенные в сравнительном испытании на двух полевых культурах, предусматривали при использовании известного способа с учетом особенностей агрофитоценозов определение перед началом проведения технологических операций содержания подвижных форм минеральных элементов питания в почве, а в конце вегетации культур, перед уборкой, определение запаса надземной и подземной (корневой) фитомассы. Опыты, проведенные по предлагаемому способу, предусматривали дополнительное определение перед началом проведения технологических операций доз минеральных и органических удобрений, а в конце вегетации культур определение массы микроорганизмов корнеобитаемого слоя почвы и после уборки расчет выноса энергии питательных элементов из почвы с биомассой урожая. Во всех двух случаях для расчетов использовались соответствующие коэффициенты энергосодержания. Результаты проведенных опытов представлены в таблицах 1 и 2.

Из результатов, приведенных в таблицах, следует, что предлагаемый способ благодаря введению дополнительных показателей повышает точность определения экологической емкости агрофитоценоза озимой пшеницы на 17%, а кукурузы - на 20,3%. Предлагаемый способ позволяет провести более достоверную и полную оценку агрофитоценозов полевых культур, предусматривающую дальнейшее использование результатов для оптимального размещения их в структуре севооборотов. Он дает возможность сравнивать различные агрофитоценозы одной культуры с целью определения и разработки наиболее эффективной с эколого-энергетической точки зрения технологии выращивания.

Формула изобретения

Способ определения экологической емкости агрофитоценозов полевых культур, включающий определение запаса надземной и подземной фитомассы, энергии минеральных элементов питания почвы, отличающийся тем, что дополнительно определяют массу микроорганизмов корнеобитаемого слоя, дозы применяемых минеральных и органических удобрений и показатель выноса энергии элементов питания из почвы с биомассой урожая, а экологическую емкость агрофитоценозов определяют по формуле
Э=HQ₁+KQ₂+MQ₃+(Eмэп+ДудQ₄)-Bпэ), ГДж/га,
где Э - экологическая емкость агрофитоценоза, ГДж/га;
Н - запас надземной фитомассы, т/га;
Q₁ - энергосодержание надземной фитомассы, ГДж/т;
К - запас подземной (корневой) массы, т/га;
Q₂ - энергосодержание корневой массы, ГДж/т;
М - масса микроорганизмов корнеобитаемого слоя, т/га;
Q₃ - энергосодержание массы микроорганизмов, ГДж/т;
Емэп - энергия минеральных элементов питания (подвижных форм) в пахотном слое почвы, ГДж/га;
Дуд - доза применяемых минеральных и органических удобрений, т/га;
Q₄ - энергосодержание минеральных и органических удобрений, ГДж/га;
Впэ - вынос энергии питательных элементов из почвы с биомассой урожая, ГДж/га.

РИСУНКИ

Рисунок 1