10 июня 2022 года сотрудниками отдела степеведения и природопользования проведён мониторинг агрофизических свойств почвы и определены фитометрические параметры агроценоза овса на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья. Исследование проведено в рамках разработки одного из направлений темы государственного задания, связанного с изучением влияния ресурсосберегающих технологий земледелия на агрофизические свойства почвы и фотосинтетические показатели полевых культур.
Общеизвестно, что реализация почвенного плодородия осуществляется посредством удовлетворения потребностей произрастающих растений в жизненно важных факторах внешней среды. Среди них обеспеченность элементами минерального питания, влагой, почвенным воздухом и его составом и др., определяется агрофизическими параметрами почвы, такими как твердость, плотность (объёмная масса), влажность и т.д. Их значения подвержены высокой временной и пространственной вариабельности, зависят от генезиса почвы, адекватности технологической нагрузки, степени проявления эрозионных процессов, адаптивности реализуемых систем земледелия и качества проведения агротехнических приёмов, состава севооборотов и метеорологических особенностей периода вегетации. Оптимальное сочетание агрофизических параметров почвы и их соответствие биологическим особенностям полевых культур, как правило, сопровождается активным ростом, формированием развитой надземной фитомассы с высокими фитометрическими параметрами (площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал, чистая продуктивность фотосинтеза и др.), формированием высокого и качественного урожая.
Убедительным свидетельством благоприятности уровня агрофизических параметров почвы для произрастающих растений является соответствие хода нарастания их биологической массы, характерное для высокопродуктивных посевов, и пространственная выравненность в развитии.
Экспедиционные исследования, проведённые в различных регионах степной зоны России, позволили накопить обширный материал, свидетельствующий о значительной пестроте культурных агроценозов и их продуктивности, значительно уступающей биопотенциальной.
Агроценоз озимой пшеницы с ярко выраженной гетерогенностью растительного покрова и очевидной потерей потенциальной продуктивности, Марксовский район, Саратовская область, май 2020 г.
В процессе научного поиска путей нивелирования пестроты растительного покрова с целью повышения урожайного потенциала полевых агроценозов предпринята попытка оперативного мониторинга агрофизических параметров почвы по элементарным участкам поля и выявления их связи с фитометрическими параметрами посевов посредством определения нормализованного разностного вегетационного индекса (NDVI).
Определение указанных параметров почвы и посевов «вручную» не отличается оперативностью, требует больших затрат физических сил и совершенно не подходит для использования полученных результатов в интеллектуальных системах точного земледелия, опирающихся на пространственную координатную привязку.
Использование современной приборной базы в виде цифрового пенетрологера и портативного сканера (датчика урожайности) с оптическим источником излучения Green Seeker, Model HCS-100, а также комплекта инструментального лабораторного оборудования (набор для определения объёмной массы почвы методом режущего кольца, пенетрометр DICKEY-john), позволили сформировать базу данных по твёрдости, плотности, влажности корнеобитаемого слоя почвы (по слоям 5-10; 15-20 и 25-30 см) по визуально пёстрым участкам агроценоза овса учебно-опытного поля Оренбургского ГАУ и соответствующие им значения NDVI, подкреплённые ещё дополнительно спутниковыми данными.
Определение твёрдости почвы с использованием цифрового пенетрологера
Определение NDVI c использованием портативного сканера (датчика урожайности)
Определение плотности (объёмной массы почвы) методом режущего кольца
Результаты оценки агрофизических свойств почвы и урожайного потенциала, полученные с использованием цифровых устройств и верифицированные в полевых условиях инструментальными методами, могут быть использованы для научного обоснования адаптивных технологических приёмов, направленных на нивелирование пестроты растительного покрова и продуктивности полевых агроценозов, что приобретает особую актуальность в условиях острой разбалансированности современного климата. Использование в исследовании цифровых устройств не составит труда для «привязки» полученных результатов к бортовой интеллектуальной сети сельскохозяйственных машин и орудий, реализующих системы точного земледелия.
Изучение приёмов оперативного определения агрофизических параметров почвы и физиологического состояния растительности планируется продолжить применительно к различным системам земледелия, прежде всего имеющим ресурсосберегающую направленность. Будут проведены исследования на полях с различной интенсивностью обработки почвы и посева (вспашка, безотвальное рыхление, No-till, Strip-till и др.), в разной степени обеспеченных элементами минерального питания, включённых в различные системы севооборотов и засеянных культурами разных биологических групп.
Представляет определённый научный и практический интерес и состояние почв сбитых пастбищ и калданов, угнетённых лесополос и прочих земель сельскохозяйственного назначения с нарушенным сложением, нуждающихся в оптимизации агрофизических свойств.
Предполагается, что полученные результаты станут весомым подспорьем научного поиска путей оптимизации агрофизических параметров почвы, не лимитирующих реализацию биологического потенциала природных и полевых ценозов, в том числе в системах природоподобных технологий степного землепользования.
Результаты предшествующих исследований по данному направлению опубликованы в работах:
Отдел степеведения и природопользования
ведущий научный сотрудник, д.с.-х.н. Гулянов Ю.А.
старший научный сотрудник, к.б.н. Поляков Д.Г.