Способ внесения органических удобрений

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при традиционном способе применения органических удобрений. Способ включает выделение на поле участков, определение содержания гумуса в почве и дифференцированных доз органических удобрений исходя из предназначенной для всего поля средней дозы удобрения с помощью дистанционного зондирования. При проведении дистанционного зондирования осуществляют почвенное дешифрирование спектрозональных космических снимков и разрабатывают шкалу цветоотражения гумусности почвы с помощью дендрографического анализа. Способ позволяет ускорить процесс определения гумуса по почвенным контурам и дифференцировать нормы вносимых органических удобрений, используя результаты спектрозонального дистанционного зондирования. 3 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к традиционному способу применения органических удобрений.

Известен способ внесения органических удобрений единой дозой для конкретного массива или хозяйства в целом, при котором норма вносимого удобрения определяется, как правило, по отзывчивости какой-либо ведущей сельскохозяйственной культуры на органосодержащее удобрение без учета вариабельности плодородия почвы в границах удобряемого поля. (Справочник. Органические удобрения. М.: ВО «Агропромиздат», 1988. С. 15-22.)

Однако при этом способе не учитываются, во-первых, различия в плодородии различных участков в пределах хозяйства или отдельного массива, а во-вторых, практически всегда в севообороте чередуются культуры, отличающиеся по потребности в удобрениях, и необходимая для них норма органических удобрений может варьировать от 10 до 60 т/га.

Известен способ расчета потребности в органических удобрениях с учетом баланса гумуса (органического вещества) в почве. При этом приходную часть рассчитывают по количеству образующегося в почве гумуса произведением величины массы растительных пожнивно-корневых остатков на ранее определенных по типам почв коэффициентов их гумификации с учетом особенностей климатических поясов, расходная часть определяется минерализацией гумуса, которая зависит от гранулометрического состава почвы и возделываемых культур. Разница между приходной и расходной частью представляет баланс гумуса. Среднюю для каждого поля норму органических удобрений рассчитывают путем деления величины баланса гумуса на коэффициент гумификации вносимого удобрения. Например, для подстилочного навоза на супесчаной почве данный коэффициент равен 0,05, а для тяжелосуглинистой - 0,1. (Ю.И.Ермохин. Основы прикладной агрохимии. Омск, 1996 г. C. 58.)

Недостатком данного способа является то, что в основе расчета лежит необходимость прямого определения величины массы растительных пожнивно-корневых остатков по конкретным полям и по каждой группе сельскохозяйственных культур. В этом случае также не учитывается чередование культур в севообороте.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ внесения органических удобрений, включающий непосредственное прямое определение содержания гумуса в почве, выделение на поле участков или почвенных контуров с последующим определением содержания гумуса в почве с использованием дистанционного зондирования, а определение дифференцированных доз органических удобрений производят в зависимости от уровня обеспеченности выделенных почвенных контуров гумусом исходя из предназначенной для всего поля средней дозы удобрения. (Патент №2260930 С2, МПК А01С 21/00.)

Однако указанный способ трудоемок и требует значительных затрат времени и средств для определения содержания гумуса в почвах по каждому из выделенных почвенных контуров (элементарных участков).

Задачей изобретения является ускорить процесс определения гумуса по почвенным контурам и дифференцировать нормы вносимых органических удобрений, используя результаты спектрозонального дистанционного зондирования.

Поставленная задача реализуется тем, что в способе внесения органических удобрений, включающем выделение на поле участков, определение содержания гумуса в почве и дифференцированных доз органических удобрений исходя из предназначенной для всего поля средней дозы удобрения с помощью дистанционного зондирования. При проведении дистанционного зондирования осуществляют почвенное дешифрирование спектрозональных космических снимков и разрабатывают шкалу цветоотражения гумусности почв с помощью дендрографического анализа.

Предложенный способ реализуют следующим образом.

Исследуя спектрозональный космический снимок, например, искусственного спутника Земли Landsat - 7, полученный в фазу начала технической спелости (созревания) преобладающих в регионе культур, производим его синтезирование по программному комплексу COReL-Foto-Paint-12 в режимах SMUC и RGB с целью достичь максимально возможного разнообразия цветовых оттенков и контрастности изображения. Выделяем элементарные участки (или почвенные контура) на полях с одинаковыми культурами и сортами методом наложения полученного синтезируемого снимка с планом землепользования и почвенной картой хозяйства. Производим нумерацию всех элементарных участков, явно выделяющихся по цвету и тону изображения с учетом однородности окраски в пределах конкретного поля. Составляем рабочую таблицу дендрографического анализа по методике Рожкова (В.А.Рожков, С.В.Рожкова. Почвенная информатика. Изд-во Московского университета. 1993 г. С.99) или иным методическим руководствам, в которую заносятся номера контуров всего хозяйства или административного района по группам возделываемых, например, на поле культур (зерновые с подразделением на яровые (участки 1, 10, 15) и озимые (участки 2, 11, 16) и т.п., многолетние травы, чистые и сидеральные пары, кукуруза, картофель или иные распространенные в хозяйстве культуры, занимающие не менее 10% посевной площади). При этом на рассматриваемых спектральных многозональных космических снимках определяется достоверность оценки почвенного покрова по изменению характера цветопередачи.

По результатам дендрографического анализа, выполняемого на серийных персональных компьютерах, выявляются 3-4 группы наиболее схожих между собой контуров сельскохозяйственных культур. Раннее выделенные контура (элементарные участки), занятые малораспространенными культурами, которые занимают менее 20-30% посевной площади, но резко выделяются по цвету от полей, занятых преобладающими культурами, при дальнейшем анализе не учитываются. В условиях Сибири основное внимание при анализе уделяется зерновым культурам. Органические удобрения повышают плодородие почвы и содержание легкоразлагаемого гумуса в почве в течение нескольких лет. По этой причине малораспространенные культуры в последующие годы будут размещаться на полях, которые в период проведения космической съемки были заняты преобладающей группой зерновых культур.

Для оценки гумусности почвенного покрова, скрытого растительностью, и влияния разной степени его деградации на состояние агрофитоценозов необходимо выбрать по данным дендрографического анализа спектральных космических снимков массивы зерновых культур на типичных для данной территории (региона) почвах, наиболее полно и достоверно отражающие особенности различного содержания гумуса в почвенном покрове.

Выбранное изображение сопоставляется с почвенной картой. При этом вначале проводим выборку массивов с наибольшим и (или) наименьшим содержанием гумуса, затем с промежуточными показателями содержания гумуса. Поскольку органические удобрения должны, в первую очередь, вноситься на поля с низким плодородием. По этой причине одновременно проводим определение показателя цветопередачи (в % к идеально белому фону) массивов и его перенос в составляемую шкалу согласно увеличению содержания гумуса в почве. В результате дендрографического анализа в первую группу объединяем массивы малоплодородных почв, нуждающихся в первоочередном внесении органических удобрений, (или сильно солонцеватых почв) при уровне сходства до 70%. Если какой-то из массивов существенно отличается на уровне 30-70% сходства от остальных, включенных в данную ветвь дендрографического анализа, то цветоизображения такого массива даже при ровном содержании гумуса в почве при составлении шкалы не учитывались. В другой ветви дендрограммы при сходстве от 70 до 85% могут быть объединены массивы, почвенный покров которых, к примеру чернозем обыкновенный среднегумусный со средней степенью гумусированности, эродированности, мощности гумусового горизонта и лугово-черноземная маломощная малогумусная почва. Третья, а при необходимости четвертая группа массивов должна объединить наиболее плодородные почвы, занятые в период съемки зерновыми культурами. После выделения групп массивов с различным уровнем плодородия почв отбираем средние почвенные образцы и по действующим методикам определяем содержание гумуса в преобладающих разностях почв.

На основании полученных данных получена шкала, на которой отображена осредненная цветопередача массивов с плавным переходом от одного содержания гумуса к другому.

Полученная шкала отображает цветоизображение зерновых культур на почвах с различным содержанием гумуса (в процентах), где 0% соответствует высокому содержанию гумуса в почве, 100% - низкому содержанию гумуса в почве.

Предлагаемый способ апробирован при корректировке почвенных карт методом почвенного дешифрирования результатов дистанционного зондирования Земли в хозяйствах северной части степной черноземной зоны Омской области, в пределах Ишим-Иртышского междуречья, где расположены землепользования хозяйств, получающих наиболее высокие и устойчивые урожаи зерновых и кормовых культур и сравнительно более интенсивно применяющих органические и минеральные удобрения.

Ниже прилагается фрагмент синтезированного цветного космического снимка (фиг.1), а также Дендрограмма массивов отделений хозяйств Омского и Исилькульского районов Омской области (фиг.2) и предлагаемая шкала гумусности почв и коэффициентов для дифференциации доз органических удобрений (фиг.3).

Если, например, на поле №10 цветоизображение посевов зерновых культур больше, чем на поле №2, но меньше, чем на поле №8, то согласно шкалы содержание гумуса оказывается на поле №10 от 4 до 5% с учетом коэффициента дифференциации при средней норме перегноя 40 т/га, на массив №8 лучше внести его по 25-30 т/га, на массив №2 - 50-60 т/га.

Таким образом, в итоге, согласно осуществленной методике компьютерного анализа спектрозональных космических снимков одновременно корректируется почвенная карта, производится анализ рационального использования землепользования хозяйства и выдаются рекомендации по дифференцированному применению органических (и минеральных) удобрений. Дозы удобрений соответствуют разновидностям типичных почв региона, административного района или хозяйства. При этом отпадает необходимость весьма трудоемкого определения гумуса по каждому участку. Достаточно определить его в ходе мониторинга земель ключевых участков передовых хозяйств по почвенно-климатическим районам в пределах природно-сельскохозяйственного региона. В итоге ускоряется процесс определения гумуса в почве. Допустимая ошибка в расчете содержания общего гумуса в 0,5% не повлияет на шкалы дифференциации доз органических удобрений и соответствует технически возможной дифференциации дозы вносимых удобрений. Реализация предлагаемого способа вполне может быть осуществлена орудиями, которые рекомендуются прототипом. Но для его реализации составленную шкалу дифференциации норм удобрений преобразуем в картограмму, которую направляет управляющий с космоса спутник и компьютер, установленные на тракторном агрегате, автоматически поддерживает режим внесения оптимальных норм органических удобрений.

Способ внесения органических удобрений, включающий выделение на поле участков, определение содержания гумуса в почве и дифференцированных доз органических удобрений, исходя из предназначенной для всего поля средней дозы удобрения с помощью дистанционного зондирования, отличающийся тем, что при проведении дистанционного зондирования осуществляют почвенное дешифрирование спектрозональных космических снимков и разрабатывают шкалу цветоотражения гумусности почвы с помощью дендрографического анализа.