Архів / Archive

Біляєва Ірина

к.с.-г.н., с.н.с., завідувач відділу

Інститут зрошуваного землеробства НААН

м. Херсон

НАУКОВО-МЕТОДОЛОГІЧНІ ПІДХОДИ МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІКИ ВМІСТУ ГУМУСУ ТА ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН В ЗРОШУВАНИХ ҐРУНТАХ ПІВДЕННОГО СТЕПУ УКРАЇНИ

В умовах зрошення внаслідок надходження великої кількості вологи спостерігається трансформація еколого-меліоративних показників ґрунтів з проявом негативних тенденцій ерозії, осолонцювання, ущільнення, кіркоутворення, а також зниження вмісту гумусу та органічної речовини. Використовуючи теоретичні основи системного аналізу ґрунтів і екосистем існує можливість здійснення моделювання процесів витрат і нагромадження органічних речовин в ґрунті з встановленням динаміки вмісту гумусу, що має вирішальне значення з точки зору підвищення продуктивності землеробства на зрошуваних землях. Оскільки якість ґрунту характеризується комплексом вихідних параметрів, то через взаємодію їх з системою вищої ієрархії (тобто екосистемою землеробства на зрошуваних землях), можна проводити оцінку та прогнозувати зміну якісних параметрів ґрунту у будь-який момент часу [1-3].

Метою досліджень було встановити закономірності вмісту гумусу й органічної речовини в темно-каштановому ґрунті при тривалому зрошенні та розробити науково-методологічні підходи моделювання еколого-меліоративного стану поливних земель. Для моделювання були використані методичні рекомендації в галузі меліорації, зрошуваного землеробства та інформаційних технологій [4; 5].

Агробіоценоз, який формується на поливних землях,  включає сукупність процесів біотичного та абіотичного характеру, тому при виборі методів моделювання складових елементів такої системи та ступеня складності моделі визначальна роль повинна відводитися методологічним основам моделювання. Найкращою з науково-теоретичної точки зору до таких основ належать оптимальні стратегії проведення сільськогосподарських заходів: зрошення,  внесення добрив і пестицидів, вибір найкращих строків сівби, садіння, збирання тощо. Головною метою моделювання повинно стати наукове забезпечення агрозаходів для отримання високих, якісних і економічно доцільних врожаїв, мінімізація антропогенного тиску на довкілля за умов високого інтенсифікації технологій вирощування сільськогосподарських культур.

Блокова структура моделей має великі переваги для здійснення моделювання, дозволяючи вивчати, змінювати і деталізувати окремі блоки, не змінюючи інших. Як правило, число параметрів, які входять кожного блоку, істотно більше кількості параметрів, якими блоки поєднуються один з одним. Моделі продукційного процесу мають балансовий характер, тобто для кожного елементу необхідно проводити розрахунок усіх додатних і від’ємних складових загального балансу (рис. 1).

Рис. 1. Складові елементи продуктивності агроекосистеми на локальному рівні 

Наприклад, при розрахунку водного режиму гнуту треба враховувати надходження кількості опадів, зрошувальні норми, відсоток споживання вологозапасів рослинами, можливе утворення шару вологи на поверхні ґрунту, переміщення вологи в ґрунті між різними прошарками, обмін з ґрунтовими водами, обсяги поглинання води кореневою системою, евапотранспірацію тощо. Таким же чином у прогностичних моделях взаємопов’язані цикли кругообігу по вуглецю, азоту, органічним речовинам та іншим елементам.

Основним критерієм оцінки різних систем зрошуваного землеробства є відтворення гумусу в ґрунті. На організаційному етапі агровиробництва при виборі таких системи, набору культур та структури посівних необхідно виходити з необхідності направленого регулювання процесів накопичення та витрат гумусу в найбільш активному (орному) шарі ґрунту. При моделюванні вмісту гумусу для зрошуваних сівозмін ПП «ВИХІД-2» Чаплинського району Херсонської області встановлено, що залежно від сценаріїв технологій вирощування даний показник схильний до істотних коливань (рис. 2).

Рис. 2. Баланс гумусу зрошуваної сівозміни за змодельованими сценаріями функціонування агровиробничої системи, ±т/га

Для змодельованих сівозмін господарства необхідно забезпечити позитивного балансу гумусу та органічних речовин, тобто коли їх утворення перевищує витрати на мінералізацію та формування врожаю сільськогосподарських культур.

Таким чином, для стабілізації гумусового стану ґрунтів зрошуваних сівозмін необхідно збільшити надходження в ґрунт органічних речовин за рахунок побічної продукції культурних рослин. Моделювання показників вмісту гумусу та органічних речовин забезпечує можливість екологічного обґрунтування технологій вирощування сільськогосподарських культур на зрошуваних землях, можливість збалансування ґрунто-водоохоронного устрою території на базі вивчення й глибокого аналізу умов рельєфу, ґрунтового покриття окремих локальних ділянок, визначення кількості та ступеню придатності земель для вирощування конкретних сільськогосподарських культур з певними параметрами інтенсивності штучного зволоження, зниження ерозійної напруги території та екологічного навантаження території.

Список використаних джерел

1. Геоінформаційні системи для управління зрошуваними землями. Навчальний посібник [Текст] / В. О. Ушкаренко, В. В. Морозов, В. В. Колесніков, В. І. Ляшевський, О. П. Тищенко. – Херсон : ЛТ-Офіс, 2010. – 378 с.
2. Игнатьев, В. М. Моделирование продуктивности орошения на мелиоративных системах Северного Кавказа : автореф. дисс… доктора тех. наук: (06.01.02) [Текст] / ФГОУ „НГМА” / В. М. Игнатьев. – Новочеркасск, 2008. – 47 с.
3. Евграшкина, Г. П. Прогноз солевого режима почв и грунтов зоны аэрации Фрунзенского орошаемого массива методами математического моделирования [Текст] / Г. П. Евграшкина, М. М. Коппель // Мелиорация и водное хозяйство. – 1978. – Вып. 43. – С. 56-63.
4. Клещенко. А. Д. Динамическая модель продукционного процесса кукурузы с использованием спутниковой информации и методы прогноза урожайности [Текст] / А. Д. Клещенко, Т. А. Найдина // Метеорология и гидрология. – 2012. – № 12. – С. 88-98.
5. Дисперсійний і кореляційний аналіз у землеробстві та рослинництві: Навчальний посібник [Текст] / В. О. Ушкаренко, В. Л. Нікішенко, С. П. Голобородько, С. В. Коковіхін. – Херсон : Айлант, 2008. – 272 с.