Аннотация

Цель: разработка системного подхода в решении проблемы плодородия почвы на основе модели управления потоками органического углерода и азота на мелиорированных землях. 

Материалы и методы: рабочая гипотеза исследования состоит в предположении о возможности создания системы инструментов для регулирования потоков органического углерода и азота, работающих в рамках принципа природоподобия и обеспечивающих комплексное регулирование факторов почвообразования и повышения продуктивности агроэкосистем. 

Результаты. Исследованиями разработана концептуальная модель управления потоками органического углерода и азота на мелиорированных землях. Модель включает количественный расчет циклов органического углерода и азота в агроэкосистемах, выработку сценарных прогнозов, выработку уп-равляющего решения и оценку последствий его исполнения, определение основных параметров регулятора, определение состава и вариантов использования инструментов регулятора, организацию мониторинга процесса и оценку сценарных прогнозов по фактическим данным. В модели детализирована структура регулятора процессов цикла углерода и азота для агроэкосистем. Регулятор включает инструменты воздействия на малые азотный и углеродный циклы, возможные способы реализации инструмента в практи-ческом приложении и технологии, посредством которых осуществляется воздействие, с конкретизированными для частного случая параметрами и ограничениями. Основными инструментами регулятора являются: регулирование физиологической активности растений, регулирование накопления фитомассы, регулирование оборота фитомассы, регулирование оборотов отходов животноводства, регулирование соотношения C:N, регулирование активности почвенной микробиоты. 

Выводы: разработана концептуальная модель управления потоками органического углерода и азота, включающая систему инструментов для комплексного регулирования факторов почвообразования и повышения продуктивности агроэкосистем.

doi: 10.31774/2712-9357-2024-14-1-51-70

Для цитирования

Лытов М. Н. Обобщенная модель управления потоками органического углерода и азота на мелиорированных землях // Мелиорация и гидротехника. 2024. Т. 14, № 1. С. 51–70. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2024-14-1-51-70

Список литературы

1. Гамзиков Г. П., Сулейменов С. З. Влияние биомассы растений на азотный режим серой лесной почвы и продуктивность полевых культур // Российская сельскохозяйственная наука. 2020. № 4. С. 32–36. DOI: 10.31857/S2500262720040080. EDN: YBDCAS.

2. Кожевников Н. В., Заушинценна А. В. Проблема ускоренного почвообразования в рекультивации нарушенных земель // Вестник Кемеровского государственного университета. 2015. № 1-2(61). С. 26–29. EDN: TOLAXR.

3. Авдеев В. И. Этапы формирования степных ландшафтов в Евразии. 1. Общие аспекты проблемы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2008. № 2(18). С. 38–42. EDN: MHWZRL.

4. Чимитдоржиева Г. Д. К вопросу о восстановлении плодородия дефлированных сухостепных почв (на примере модельных лабораторных опытов) // Аридные экосистемы. 2019. Т. 25, № 1(78). С. 43–48. EDN: YSPVJZ.

5. Взаимодействие циклов углерода и азота в основных типах почв при длительном применении различных систем удобрения / В. Г. Сычев, Л. К. Шевцова, М. В. Беличенко, О. В. Рухович, О. И. Иванова // Проблемы агрохимии и экологии. 2018. № 4. С. 68–77. DOI: 10.26105/AE.2018.4.33.016. EDN: YRYERV.

6. Вальков В. Ф., Казеев К. Ш., Колесников С. И. Актуальные проблемы экологии и плодородия почв юга России // Юг России: экология, развитие. 2007. Т. 2, № 3. С. 90–93. EDN: KWMPJL.

7. Золотарева Е. Л., Золотарев А. А., Леонов Э. И. Эколого-экономические аспекты использования сельскохозяйственных земель в Российской Федерации // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 1. С. 88–92. EDN: NWUEHC.

8. Макарова Н. М. Экологические проблемы в системе управления плодородием почв в агроландшафтах // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2016. № 2(62). С. 150–153. EDN: WBMQET.

9. Зимовец Б. А. Проблемы мелиорации, плодородия и экологии почв аридной зоны // Почвоведение. 1991. № 9. С. 87–96. EDN: UBCIUX.

10. Лях Н. А., Ковалева К. Ю., Владимиров С. А. Пути повышения эффективности использования земельных и водных ресурсов // Тенденции развития науки и образования. 2020. № 65-1. С. 147–150. DOI: 10.18411/lj-09-2020-33. EDN: USYYZG.

11. Паньковский Г. А. Проблема устойчивости сельскохозяйственного производства // Экономика сельского хозяйства. Реферативный журнал. 2003. № 2. С. 266. EDN: ECENSV.

12. Белая С. А. Стратегии производства аграрной продукции: мировой опыт // Экономический вестник университета. 2020. № 45. С. 7–21. DOI: 10.31470/2306-546X-2020-45-07-21. EDN: XPONZI.

13. Кузнецова Е. И., Михеев В. А., Доценко С. Г. Орошение и удобрение кормовых угодий на окультуренных почвах // Плодородие. 2012. № 2(65). С. 47–48. EDN: OWNHSP.

14. Ясониди О. Е. Оценка биологической эффективности орошения и удобрения агроценозов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2002. № 4. С. 59–61. EDN: WTJDJH.

15. Лытов М. Н. Принципы регулирования потоков и баланса биогенных элементов на мелиорированных землях // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 3(71). С. 141–152. DOI: 10.32786/2071-9485-2023-03-14. EDN: LSWBFJ.

16. Лаврентьева И. Н., Меркушева М. Г., Убугунов Л. Л. Оценка запасов органического углерода и потоков СО2 в травяных экосистемах Западного Забайкалья // Почвоведение. 2017. № 4. С. 411–426. DOI: 10.7868/S0032180X17040050. EDN: YIVCTZ.

17. Моисеев Б. Н., Алябина И. О. Оценка и картографирование потоков органического углерода, поступающего в почвы основных биомов России // Почвоведение. 2002. № 6. С. 675–681. EDN: TMFKDZ.

18. Самбуу А. Д., Дапылдай А. Б., Куулар А. Н. Пул углерода в травяных экосистемах и агроценозах Тувы // Вестник КрасГАУ. 2009. № 12(39). С. 50–56. EDN: KZZQVH.

19. Чупрова В. В. Запасы и потоки углерода и азота в экосистеме зернотравяного звена севооборота // Вестник КрасГАУ. 2002. № 1. С. 89–93. EDN: ZDORNR.

20. Алферов А. А., Чернова Л. С. Потоки азота и изменение режима функционирования агроэкосистемы в посевах яровой пшеницы // Плодородие. 2021. № 6(123). С. 69–71. DOI: 10.25680/S19948603.2021.123.19. EDN: PSQQTN.

21. Шевченко В. А., Лытов М. Н. Концептуальные подходы к оценке эффективности и оптимизации управления балансом биогенных элементов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 2(70). С. 15–22. DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-01. EDN: GSILKO.

22. Шепелев М. А., Кадырова Г. Б. Состояние баланса гумуса и биогенных элементов в агроэкосистемах ТОО «Чернышевское» Костанайской области // 3i: Intellect, Idea, Innovation – интеллект, идея, инновация. 2017. № 2-1. С. 293–300. EDN: UAHLHF.

23. Zalibekov Z. G. Arid soil formation and the problems of its studying in the south regions of Russia // Аридные экосистемы. 2005. Т. 11, № 26–27. С. 94–99. EDN: KNXXCN.

24. Мелихова Н. П., Зибаров А. А., Вронская Л. В. Продуктивность и плодородие почвы в орошаемых севооборотах Поволжья // Орошаемое земледелие. 2022. № 1. С. 25–28. DOI: 10.35809/2618-8279-2022-1-3. EDN: FJGOIJ.

25. Parton W. J. The CENTURY model // Evaluation of Soil Organic Matter Models. Berlin, Heidelberg: Springer, 1996. P. 283–291. DOI: 10.1007/978-3-642-61094-3_23. (NATO ASI Series. Vol. 38).

26. NCSOIL, a model of nitrogen and carbon transformations in soil: Description, calibration, and behavior / J. A. E. Molina, C. E. Clapp, M. Shaffer, F. Chichester, W. Larson // Soil Science Society of America Journal. 1983. Vol. 47. P. 85–91. DOI: 10.2136/sssaj1983.03615995004700010017x.

27. Надпорожская М. А., Быховец С. С., Абакумов Е. В. Применение математической модели ROMUL для оценки эмиссии СО2 и динамики органического вещества литоземов Субантарктики // Почвоведение. 2022. № 4. С. 415–427. DOI: 10.31857/S0032180X22040128. EDN: LPVCRE.

28. Abrahamsen D., Søren P., Søren H. Daisy: An open soil-crop-atmosphere system model // Environmental Modelling & Software. 2000. Vol. 15. P. 313–330. DOI: 10.1016/S1364-8152(00)00003-7.

29. DNDC model, a model of biogeochemical processes: Research progress and applications / J. W. Guo, Y. C. Zou, L. L. Huo, X. G. Lü // Ying Yong Sheng Tai Xue Bao. 2013, Feb. Vol. 24(2). 571-80. PMID: 23705407. (In Chinese).

30. Лытов М. Н. Особенности формирования водного режима почвы при разных уровнях водообеспечения сои в условиях орошения // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. 2019. № 3(35). С. 31–49. URL: https:rosniipm-sm.ru/article?n=999 (дата обращения: 15.12.2023). DOI: 10.31774/2222-1816-2019-3-31-49. EDN: EYSGOC.

31. Бородычев В. В., Лытов М. Н. Особенности применения минеральных удобрений при возделывании сои при орошении в условиях Нижнего Поволжья // Плодородие. 2015. № 1(82). С. 33–35. EDN: THJMHP.

32. Бородычев В. В., Лытов М. Н., Пахомов Д. А. Формирование оптимальной структуры агроценоза сои на мелиорированных землях Нижнего Поволжья // Плодородие. 2008. № 5(44). С. 27–28. EDN: KUCMUP.

33. Формирование бездифицитного баланса азота в почве при возделывании бобовых культур / Н. Н. Дубенок, В. В. Бородычев, М. Н. Лытов, Д. А. Пахомов // Агрохимический вестник. 2007. № 5. С. 9–11. EDN: MUKEJJ.

34. Лытов М. Н. Агроэкологическая оценка сортов и приемов возделывания орошаемой сои на повторно осваиваемых землях Волгоградского Заволжья // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 2(70). С. 191–200. DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-22. EDN: PULLGV.

35. Ковалев Н. Г. Современные проблемы производства и использования органических удобрений // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2013. № 2(10). С. 82–101. EDN: QBIXDN.