Аннотация

Цель: разработать научные подходы и алгоритм оптимизации потоков органического углерода и азота на мелиорированных землях. 

Материалы и методы. Рабочая гипотеза исследований состоит в предположении, что для любого уровня биопродуктивности агроценоза необходимо пропорциональное количество разлагаемого органического вещества, которое не должно превышать определенной доли содержащегося в почве лабильного органического вещества. 

Результаты. Разработан алгоритм, который оперирует двумя основными регуляторами: массой внесения минерального азота и органического вещества, и определяет для них оптимальный баланс, обеспечивающий как минимум неотрицательный тренд воспроизводства стабильного гумуса при достижении целевых индикаторов по уровню биопродуктивности агроценоза. В основу алгоритма положено составление прогноза динамики разложения органического вещества при заданных условиях. Динамика разложения определяет количество высвобождаемого в почве азота и коррелируемую с этим биопродуктивность посевов с одной стороны и направленность процессов трансформации пулов стабильной и лабильной органики с другой стороны. Для решения оптимизационной задачи со стороны «углеродной» ветви алгоритма установлено ограничение допустимого разложения лабильных форм органического вещества. Со стороны «азотной» ветви алгоритма используется целевая функция достижения планируемой биопродуктивности агроценоза. В качестве результата решения выводятся основные параметры внесения минеральных форм азота и органического вещества, включая пожнивно-корневые остатки, соломистую биомассу, сидераты, отходы животноводства и продукты их переработки. 

Вывод: предложен алгоритм оптимизации управления потоками органического углерода и азота, который на мелиорированных землях позволяет решать задачи интенсификации производства, сохранения и расширенного воспроизводства плодородия почвы.

doi: 10.31774/2712-9357-2024-14-4-171-192

Для цитирования

Лытов М. Н. Алгоритм оптимизации потоков органического углерода и азота на мелиорированных землях // Мелиорация и гидротехника. 2024. Т 14, № 4. С. 171–192. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2024-14-4-171-192.

Список литературы

1. Щедрин В. Н. Влияние регулярного и циклического видов орошения на почвенное плодородие и продуктивность чернозема обыкновенного Азовской оросительной системы // Почвоведение. 2016. № 2. С. 249–256. DOI: 10.7868/S0032180X16020118. EDN: VPYBCB.

2. Пронько Н. А., Корсак В. В., Корнева Т. В. Особенности дегумификации орошаемых темнокаштановых почв Саратовского Заволжья // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. 2009. № 10. С. 42–46. EDN: KWCUHN.

3. Бабичев А. Н., Докучаева Л. М., Юркова Р. Е. Особенности изменения мелиоративного состояния и почвенного плодородия при регулярном орошении и в постмелиоративный период земель юга России // Мелиорация и гидротехника [Электронный ресурс]. 2023. Т. 13, № 2. С. 168–185. URL: https:rosniipm-sm.ru/article?n=1361 (дата обращения: 21.10.2024). DOI: 10.31774/2712-9357-2023-13-2-168-185. EDN: OPAVOD.

4. Строков А. С. Необходимость развития мелиорации для увеличения урожайности в засушливых регионах // Аграрная наука. 2023. № 1. С. 61–64. DOI: 10.32634/0869-8155-2023-366-1-61-64. EDN: LBVLTH.

5. О балансе азота в почвенно-растительном покрове аридных экосистем Северо-Западного Прикаспия / Т. А. Асварова, Г. Н. Гасанов, К. М. Гаджиев, Р. Р. Баширов, К. Б. Гимбатова, А. С. Абдулаева // Аридные экосистемы. 2023. Т. 29, № 3(96). С. 36–45. DOI: 10.24412/1993-3916-2023-3-36-45. EDN: YBSEMS.

6. Шарков И. Н., Колбин С. А., Самохвалова Л. М. Проблема азота при использовании чернозема выщелоченного по интенсивной технологии в лесостепи Западной Сибири // Агрохимия. 2021. № 2. С. 3–10. DOI: 10.31857/S0002188121020101. EDN: UTCORM.

7. Optimizing nitrogen and phosphorus application to improve soil organic carbon and alfalfa hay yield in alfalfa fields / K. Wei, Ju. Zhao, Ya. Sun, I. F. López, Ch. Ma, Q. Zhang // Frontiers in Plant Science. 2024. Vol. 14. 1276580. DOI: 10.3389/fpls.2023.1276580. EDN: FDDEKO.

8. 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.

9. Цветнов Е. В., Марахова Н. А. Применение базовой и модифицированной методик оценки нейтрального баланса деградации земель в контексте изучения связи деградации и агропроизводства // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2023. № 2. С. 106–116. DOI: 10.55959/MSU0137-0944-17-2023-78-2-106-116. EDN: IKLCJO.

10. Ахадов Д. Р. Значение основных почвенных критериев при формировании плодородия почв // Бюллетень науки и практики. 2021. Т. 7, № 11. С. 99–111. DOI: 10.33619/2414-2948/72/12. EDN: SFIIGC.

11. Jungić D., Husnjak S. Humus composition and quality in anthropogenic soils of Istria // Journal of Central European Agriculture. 2023. Vol. 24, № 3. С. 761–776. DOI: 10.5513/jcea01/24.3.3873. EDN: YKNJJX.

12. Compositional and structural characteristics of dissolved organic matter in overlying water of the Chaobai River and its environment significance / L. Zhang, Q. Sun, Yu. You, K. Zhang, Ch. Gao, Y. Peng // Environmental Science and Pollution Research. 2021. Vol. 28, № 42. P. 59673–59686. DOI: 10.1007/s11356-021-14929-9. EDN: NMLXEI.

13. Мамонтов В. Г., Мамутов Ж., Кузелев М. М. О лабильной форме органических веществ почвы // Почвоведение и агрохимия. 2011. № 3. С. 55–66. EDN: NUMTVQ.

14. Гамкало З. Г., Бедерничек Т. Ю. Лабильное органическое вещество почвы как индикатор ее экологического качества в разных условиях землепользования // Экосистемы, их оптимизация и охрана. 2014. № 10(29). С. 193–200. EDN: VKCZBZ.

15. Лабильные соединения углерода и азота, экстрагируемые горячей водой, в дерново-подзолистой почве с биоуглем и растительными остатками / В. А. Милосердова, Е. Я. Рижия, Н. Е. Орлова, Т. А. Банкина // Агрофизика. 2020. № 1. С. 23–30. DOI: 10.25695/AGRPH.2020.01.04. EDN: VTJUUP.

16. Магомедкадиева А. Р., Гамзатова Х. М. Групповой и фракционный анализ гумуса каштановых почв аридных территорий Дагестана // Вестник Дагестанского государственного университета. Серия 1: Естественные науки. 2024. Т. 39, № 1. С. 89–94. DOI: 10.21779/2542-0321-2024-39-1-89-94. EDN: HHVVSM.

17. Докучаева Л. М., Юркова Р. Е. Баланс органического вещества и меры по его поддержанию в орошаемых севооборотах // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2022. № 1(85). С. 4–10. EDN: XTTPSA.

18. Тычинская И. Л., Панарина В. И., Михалева Е. С. Применение органических удобрений в решении проблем экологизации и продовольственной безопасности страны // Вестник аграрной науки. 2021. № 2(89). С. 64–74. DOI: 10.17238/issn2587-666X.2021.2.64. EDN: YLWLSZ.

19. Кирейчева Л. В., Пуховская Т. Ю. Природоподобные технологии для повышения плодородия почвы // Плодородие. 2024. № 3(138). С. 10–14. DOI: 10.24412/1994-8603-2024-3138-10-14. EDN: CBFGSD.

20. Кирейчева Л. В. Биосферно-экологическое обоснование комплексных мелиораций // Природообустройство. 2023. № 2. С. 15–22. DOI: 10.26897/1997-6011-2023-2-15-22. EDN: XLHRBD.

21. Влияние удобрений на плодородие орошаемых темно-каштановых почв Поволжья и продуктивность сельскохозяйственных культур / В. В. Пронько, Н. А. Пронько, О. В. Рухович, М. В. Беличенко, В. А. Романенков, Т. М. Ярошенко, Н. Ф. Климова, Д. Ю. Журавлев // Агрохимия. 2020. № 6. С. 53–63. DOI: 10.31857/S0002188120060083. EDN: YWGOAY.