УДК 633.2.031/033

МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ ПРОДУКЦИОННЫМ ПРОЦЕССОМ АГРОЛАНДШАФТА КОРМОВЫХ АГРОЦЕНОЗОВ ДЛЯ УСЛОВИЙ НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА

Филиппова Анастасия Борисовна1, Романенко Татьяна Михайловна2
1Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики РАН (Нарьян-Марский филиал), заведующая лаборатории полевого и лугопастбищного кормопроизводства
2Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики РАН (Нарьян-Марский филиал), кандидат биологических наук, директор

Аннотация
В статье представлена модель управления продукционным процессом агроландшафта кормовых агроценозов на примере выявленной за период 2011–2015 гг. исследований наиболее продуктивной улучшенной злаковой травосмеси в условиях Ненецкого АО, включающей агробиологические параметры агроценозов и основные факторы формирования высокопродуктивных агроценозов и их взаимосвязь.

Ключевые слова: кормовые агроценозы, минеральное питание, модель, пойменный луг, продукционный процесс


THE MANAGEMENT MODEL OF THE PRODUCTION PROCESS OF THE AGRICULTURAL LANDSCAPE OF AGRICULTURAL LANDS FOR FORAGE CONDITIONS OF THE NENETS AUTONOMOUS DISTRICT

Filippova Anastasia Borisovna1, Romanenko Tatyana Mikhailovna2
1Federal Center for Integrated Arctic Research (Naryan-Mar branch), head of the laboratory field and meadow-pasture feed production
2Federal Center for Integrated Arctic Research (Naryan-Mar branch), Ph. D in biological Science, director

Abstract
The article presents a management model of a production process of the agricultural landscape forage agriculture on the example identified for the period 2011-2015 research the most productive improved grass mixtures in the conditions of the Nenets Autonomous Okrug, including agrobiological parameters of agrocenosis and the main factors of formation of highly productive agricultural lands and their relationship.

Рубрика: 06.00.00 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Филиппова А.Б., Романенко Т.М. Модель управления продукционным процессом агроландшафта кормовых агроценозов для условий Ненецкого автономного округа // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/11/74498 (дата обращения: 01.10.2017).

В настоящее время особенно актуально развитие устойчивого земледелия для создания гарантированной кормовой базы животноводства в условиях Крайнего Севера для обеспечения населения основными продуктами питания в необходимом объеме, решая вопросы продовольственной безопасности страны. Основой такого земледелия являются продуктивные и экологически устойчивые агроландшафты, в которых наиболее полно реализуется природно-ресурсный потенциал территории.

Целью настоящей работы  явилось выявить на основе экспериментальных данных наиболее продуктивную злаковую травосмесь, для разработки модели управления продукционным процессом и установлением закономерностей влияния природно-климатических условий на урожайность сеяных трав.

Объектом исследований служил созданный из 6 видов сеяных злаковых и злаково-бобовых травостоев травостой бобовых и злаковых культур по р. Куя на первой пойменной террасе в 200 м от ручья, впадающего в реку. Ширина террасы порядка 100–150 метров, длина 500–700 метров.

Микрорельеф не выражен, нанорельеф представляет собой чередование хаотично расположенных бугорков аллювиального происхождения в диаметре 3–4 см. Высота над уровнем моря составляет порядка 2 м, координаты 67°38’16.9” с.ш.,  053°16’22.4” в.д.

Полевой опыт проводился по методу рендомизированного размещения вариантов. Площадь делянки 30 м², с боковыми защитными полосами для устранения краевого эффекта –0,5 м  с каждой стороны делянки, учетная площадь делянки 10 м². Размещение повторностей на опыте двухъярусное. Общая площадь под опытом  около 900 м².

Минеральные удобрения вносили по отрастающему травостою во второй декаде июня. Из удобрений использовали азофоску или аммиачную селитру.

Для проведения исследований руководствовались методиками  в полевом кормопроизводстве и луговодстве Игловикова В. Г. и др. (1971), Доспехова Б. А. (1973), Кутузова А. А. и др. (1996).

В процессе проведения работ выполнены практические полевые исследования по изучению ботанического состава сеяных травостоев, формирования побегов, учету густоты стояния побегов, образованию клубеньков на корнях бобовых культур, устойчивости многолетних трав в сеяных травостоях, с проведением статистической обработки экспериментальных данных [1].

Разработка математической модели в наибольшей степени проявляется в моделировании продукционного процесса, без которого невозможно решать задачи технологического управления в растениеводстве. Для разработки модели управления продукционным процессом агроландшафта  кормовых агроценозов в природно-климатических условиях Ненецкого АО использовали экспериментальные данные одной из наиболее продуктивной улучшенной злаковой травосмеси.

Модель управления продукционным процессом агроландшафта кормовых агроценозов включает следующие показатели:

- оценку соответствия природного потенциала требованиям с.-х. культур, условно ее можно разделить на следующие составляющие:

- характеристика пойменного луга (описание природного потенциала изучаемого участка: климатические и почвенно-гидрологические показатели (сумма активных  и эффективных температур, количество осадков, условия  наводнения, плодородие почв  и т.д.);

- анализ климатических параметров;

-рекомендуемые к выращиванию сорта трав районированные для Крайнего Севера в приграничных территориях;

-почвенно-гидрологические условия (рельеф, тип почвы, гранулометрический состав, реакция почвенного раствора (рН), уровень паводковых вод и т.д.).

Модель управления продукционным процессом агроландшафта кормовых агроценозов представлена агробиологическими параметрами травосмеси   «Овсяница луг. СД-130 (40%) + Тимофеевка луг. СД-18 (33%) + Ежа сборная Нева» (27%) (таблица 1).

Таблица 1– Агробиологические параметры высокопродуктивных агроценозов многолетних злаковых трав

Травосмесь: «Овсяница луг. СД-130 + Тимофеевка луг. СД-18 + Ежа сб. Нева»

Показатели

Год исследований

min-max

М±m

2012

2013

2014

2015

Начало вегетации

16.05

26.05

02.06

21.05

16.05-02.06

24.5±3

Окончание вегетации

24.09

19.09

20.09

26.09

19.09-26.09

22.09±2

Продолжительность вегетации, дн

132

117

111

129

111–132

122±5

 

Уровень паводковых вод, см

452

467

642

Затопление участка

544

Затопление участка

452-642

526±39

Сроки внесения минеральных удобрений

25.06

8.06

18.06

19.06

8.06-25.06

17.06±3

Минеральное питание

N12Р19К18

N60

N60Р60К60

N60Р60К60

N48Р35К35

Сроки формирования урожая, дн.

48

48

55

45

45-55

49±2

Сумма положительных температур, °С

549,3

555,1

481,4

508,9

481-555

524±16,5

Сумма активных температур, °С

341,8

390,1

220,6

320,9

220,6-390,1

318,4±28

Сумма эффективных температур, °С

281,2

312,2

219,1

269,5

219,1-312,2

270,5±15

Сумма атм.осадков, мм

68,3

46

141,0

124,9

46-141

95±21,9

ГТК

1,2

0,8

2,9

2,5

0,8-2,9

1,85±0,5

Плотность травостоев, шт./м2

623

3040

3330

2660

623-3330

2413,2±

517,4

Высота растений, см

79,3

83,6

69,6

43,4

43,4-79,3

69,0±7,4

Средний рост растений в сутки, см

1,7

1,7

1,3

1,0

1,0-1,7

1,43±0,16

Урожайность, ц/га СВ

33,8±3,4

47,3±1,5

34,9±0,7

23,3±2,6

23,3-47,3

34,8±3,6

Подземная масса урожая, ц/га СВ

-

87,3

93,5

97,9

87,3-97,9

97,9

Соотношение подземной и надземной массы урожаев

-

1,8

2,7

3,9

1,8-3,9

3,9

Видовой состав травостоя:
- злаки, шт./%

-/99

2896/99

3776/99

2624/98

2624-3776/ 98-99

3097/98,8

-разнотравье, %

1,0

1,0

1,0

2,0

1-2

1,2

Питательность в 1 кг СВ:
- сырого протеина, %

13,9

16,2

14,3

16,7

13,9-16,7

15,7 ±0,6

- клетчатки, %

20,1

22,4

25,2

23,8

20,1-25,2

22,9±0,9

- сырого жира, %

2,41

2,41

2,27

2,25

2,25-2,41

2,3±0,05

- сырой золы, %

6,3

7,0

6,5

7,3

6,3-7,3

6,8±0,2

- корм. ед

0,63

0,75

0,65

0,78

0,63-0,78

0,7±0,03

- ОЭ, МДж

8,75

9,5

8,95

9,8

8,75-9,8

9,42±0,18

- сахар, г

263,8

270,5

144,5

206

144,5-270,5

221,2±26,6

- азот, г

18,4

21,09

16,3

26,6

1,63-26,6

21,33±2,03

- фосфор, г

1,51

1,11

2,35

3,1

2,11-3,1

2,2±0,42

- калий, г

10,3

4,10

16,91

11,4

10,3-16,9

10,8±2,58

- БЭВ

54,26

54,0

51,84

50,0

50,0-54,26

52,5±0,93

Почва:
- азот, мг/кг

0,57

<2,8

0,60

1,13

0,57-1,13

1,51±0,50

-фосфор, мг/кг

257

182

200

200

182-257

209,8±13,7

- калий, мг/кг

178

114

127

105

105-178

115,3±4,5

- рH

3,3

4,1

4,0

4,2

3,3-4,2

3,9±0,17

- Органическое

вещество,  %

1,35

1,02

1,23

0,76

0,76-1,35

1,09±0,12

Агроклиматические условия и применяемые виды и дозы минеральных удобрений оказывают значительное влияние на агрохимические свойства почвы и хозяйственно-биологический потенциал сеяных агроценозов.

Погодные условия в годы проведения исследований были различными: от теплых и сухих в 2013 году (ГТК 1,3) до прохладных и влажных в 2012, 2014, 2015 (ГТК 2,3; 2,1; 2,2) годах.  За исследуемый период участок подтоплялся два раза (2014,2015 гг.). Продолжительность вегетационного периода (2012–2015) колеблется от 111 до 132 дн. и в среднем составляет 122 дня и более продолжительный по сравнению с периодом 1989–2011 на 6 дней.

Агрохимический состав почвы при внесении минеральных удобрений изменился не значительно. По результатам анализов почва участка аллювиальная дерново-луговая, супесчаная сильнокислая (рН сол. 3,3–4,2), высоко обеспечена подвижным фосфором (182–257 мг/кг) и обменным калием (105–178 мг/кг), органическое вещество находится в пределах 0,76–1,35%.

Значительную роль в колебании урожайности рассматриваемой травосмеси в сторону понижения сыграли вариации  осадков и температуры.

В третий (2014) и четвертый (2015) годы пользования травостоев количество выпавших осадков по отношению к  наиболее урожайному 2013  (46 мм) увеличилось на  95 и 79 мм, при этом суммы активных и эффективных температур воздуха уменьшились на 170 и 69° С и на 93 и 43° С соответственно.

Плотность сеяного  травостоя по годам использования изменялась от 623 до 3330 шт. побегов на 1 м2.  Наиболее интенсивное побегообразование (3330 шт. на 1 м2) отмечено на третий год пользования.

Исследования показали, что затопление лугов и длительное стояние паводковых вод отрицательно влияют на весеннее отрастание сеяных трав, что отразилось на высоте растений к моменту учета урожая и привело к его снижению на 12–24 ц/га СВ по отношению к 2013 году, что подтверждается прямой корреляционной зависимостью урожайности от высоты сеяных трав (r = 0,9).

По результатам анализа данных полевого опыта содержание органического вещества в первый год пользования травостоев составляло 1,35%, что характеризует почву как малогумусную и малоплодородную. При ежегодном внесении минеральных удобрений содержание органического вещества уменьшилось до 0,76%. Падение содержания гумуса на 56%  на четвертый год пользования вызвало снижение урожайности на 70%. Регрессионный анализ показал, что между содержанием гумуса в почве и урожайностью сеяных травостоев существует  умеренная и прямая взаимосвязь (г = 0,304).

Урожайность трав в 2015 году по сравнению с 2014 уменьшилась на 11,6 ц/га СВ или на 33,2%. Максимальный прирост наблюдался  в 2013 (13,5 ц/га СВ), минимальный прирост зафиксирован в 2014 (-12,4 ц/га СВ).
В 2015 году по сравнению с 2012 урожайность сеяных трав уменьшилось на 10,5 ц/га СВ или на 31,1%.

При ежегодном внесении минеральных удобрений на четвертый год пользования по сравнению с первым, в злаковой травосмеси увеличилось количество  кормовых единиц (с 0,63 до 0,78), обменной энергии (с 8,75 до 9,8 МДж) и сырого протеина (с 13,9 до 16,7%), азота от 18,4 до 26,6 г, фосфора от 1,51 до 3,1 г и калия от 10,3 до 11,4, в то время, как в почве содержание фосфора и калия уменьшилось с 257 до 200 и со 178 до 105 мг/кг соответственно, а содержание азота увеличилось с 0,57 до 1,13 мг/кг почвы.

Под влиянием удобрений произошли изменения и в ботаническом составе травостоев, а именно уменьшилась доля разнотравья, и увеличилась доля злаков [2]. На фоне с внесением удобрений злаки составляют 98–99 %, разнотравья 1–2 %.

Корреляционно-регрессионный анализ зависимости урожайности травосмеси от сроков формирования урожая (R2=0,52 =0,25) показал, что только  в 25% случаев изменения сроков приводят к изменению урожайности. В остальных 75% случаях варьирование урожайности объясняется влиянием других факторов.

Рассмотрев основные факторы формирования агроценозов,  метеоусловия (количество атмосферных осадков, уровень паводковых вод, ГТК) и влияние питательных веществ вносимых в почву (азотные, фосфорные, калийные как отдельно, так и в комплексе) можно сделать вывод, что на все показатели высокое влияние оказывают азотные удобрения (0,91–0,98), атмосферные осадки (0,4–0,83) и паводковые воды (0,52–0,70) (таблица 2).

Таблица 2 – Модель связи основных факторов с показателями формирования  кормовых  агроценозов

Показатели

Факторы

Корреляция, (r)

Формирование подземной массы, ц/га СВ Комплексные минеральные удобрения (NPK)       0,91
Азотные удобрения       0,91
Атмосферные осадки       0,83
Калийные удобрения       0,7
Фосфорные удобрения       0,69
Паводковые воды       0,52
Плотность травостоев, шт./м2 Азотные удобрения       0,98
Паводковые вод       0,65
Комплексные минеральные удобрения (NPK)       0,62
ГТК       0,46
Атмосферные осадки       0,42
Сроки формирования урожая, дн. Азотные удобрения       0,95
Паводковые воды       0,7
ГТК       0,42
Атмосферные осадки, мм       0,4
Сырой протеин в кормах Азотные удобрения       0,91
Урожайность Высота травостоя       0,9
ГТК       0,6

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что рассмотренные показатели в сочетании с оптимальными влажностным и температурным  режимами в период вегетации и систематическим внесением минеральных удобрений  являются основными условиями управления продукционным процессом агроландшафта, на примере рассматриваемой травосмеси в условиях Ненецкого АО.

Однако ряд положений в данных вопросах в условиях субарктического климата до конца не проработан и является новым.


Библиографический список
  1. Филиппова А. Б., Авдеев Ю.М. Формирование побегов и устойчивость многолетних трав в сеяных травостоях Крайнего Севера / Вестник КрасГАУ. – Красноярск, 2015. Вып. 7. С. 130–134.
  2. Филиппова А. Б., Костин А. Е., Трифанов С. П., Кокшаров А.М., Авдеев Ю.М. Воздействие минеральных  удобрений на агрохимический состав почв и хозяйственно-биологический потенциал многолетних травостоев в условиях НАО / Материали за 11-а международна научна приакична конференция, «Настоящи изследвания и развитие» Екология, География и геология. Селско стопанство. София «Бял ГРАД-БГ» ООД. Т.14. 80 с.


Все статьи автора «Романенко Татьяна Михайловна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: