Агроекологічні розміщення посівів сільськогосподарських культур

Проведення бонітування грунтів має практичне значення для вирішення завдань сільськогосподарського виробництва, особливо таких, як розміщення посівів сільськогосподарських культур або їх екологічних груп на території і прогнозування урожайності культур. Ці завдання мочена вирішувати на верхніх рівнях планування рес­публіка, область, наприклад, при виділенні ареалів найбільш оп­тимального розміщення посівів основних сільськогосподарських куль­тур. Для прикладу можна навести характеристику кореляційної за­лежності між урожайністю основних сільськогосподарських культур і природними властивостями грунтів на території України, складену автором на підставі рівнянь регресії, отриманих спеціалістами “Укрндіземпроект” / рис.7/.

Як видно із наведених матеріалів, за природними властивостями для вирощування зернових культур придатні землі є у всіх областях України, про що свідчать високі показники коефіцієнтів кореляції природних властивостей грунтів з урожайністю цих культур.

Значно нижчі можливості є на території країни щодо придатнос­ті природних властивостей грунтів для вирощування технічних куль­тур. Найбільший вплив на урожайність цукрових буряків має глибина профілю грунту, вміст гумусу в орному шарі, глибина гумусових горизонтів, вміст фракцій фізичної глини < 0,01 мм.

Для вирощування кукурудзи і соняшнику сприятливі умови є на території всієї центральної частики України, придатність земель якої характеризується такими природними властивостями, як глибина профілю грунту, глибина гумусових горизонтів і вміст гумусу в грунт.

Найбільш сприятливими для вирощування льону є неоглеєні і оглеєні грунти передгірних районів Карпат Івано-Франківської об­ласті. Урожайність цієї культури в основному залежить від глибини гумусових горизонтів.

Бонітування грунтів щодо вирощування окремих сільськогоспо­дарських культур проводиться в межах найбільш оптимальних умов для їх вирощування.

Для цього з врахуванням кліматичних, ґрунтових і інших умов та потребами суспільства у конкретній продукції, встановлюються зони екологічного оптимуму, які формуються за такими принципами: значення культури в народному господарстві; вплив метеорологічних умов на швидкість розвитку і строки наступлення основних феноло­гічних фаз; вплив метеорологічних умов на урожай культур.

Значення культури в народному господарстві визначається пот­ребами забезпечення населення продуктами харчування, а промисло­вості - сировиною. Однак їх розміщення, на території має нерівно­мірний характер, що залежить як від метеорологічних факторів, так і ґрунтового покриву. Від стійкості рослини до цих факторів залежу їх продуктивність. Чим більша амплітуда коливання факторів, тим вища продуктивність земель.

На підставі даних про тепло- і вологозабезпеченість, вимогли­вості, межі стійкості і виносливості рослин проводиться виділення північних, південних або висотних меж зони поширення відповідної культури. Виділювана агрокліматична зона повинна обмежуватися двома кривими: перша, яка відповідає мінімуму /недостатку/, а друга - максимуму /надлишку/ температури, опадів, які дозволяють одержувати задовільну урожайність. Внутрі зони на різній відстані від її меж буде поширюватися ареал екологічного оптимуму, який характеризується показниками, що відповідають найвищому рівню.

При виділенні меж зон вирощування відповідних культур на під­ставі опублікованих даних вивчаються і аналізуються вимоги цих культур до тепла, вологи, світла на різних фазах розвитку. Співставляючи мінімальні і максимальні значення названих показників для кожної культури з фактичними багаторічними даними встановлюють межі зони вирощування культур.

В окремих випадках з метою уточнення меж названих зон можуть використовуватися дані щодо вимог культур до тепла і вологи у "критичні" періоди їх проростання. Для озимої пшениці, жита - це запа­си вологи і температура грунту або повітря в період посів- сходи- кущіння; тривалість періоду з критичною температурою грунту у зимовий період, кількість опадів у період появи сходів; сума активних температур від посіву до припинення вегетації. Для ячменю, вівса, крім забезпеченості вологою ще враховується і температура повітря в період цвітіння; для кукурудзи - температура грунту і повітря в період росту - цвитіння, а в період дозрівання - кількість опадів за червень-серпень; для цукрових буряків - забезпеченість вологою в період посіву, кількість опадів за липень-серпень; для соняшника - температура повітря за період утворення суцвіть - цвитіння; для картоплі - температура повітря в період посадки - бульбоутворення; для льону-довгунця - вологозабезпеченість і температура повітря від сходів до цвитіння.

На схемі зонування території, вказується місце розміщення, ме­теорологічних станцій і метеорологічних постів за даними яких проводиться узагальнення, аналіз метеорологічних даних стосовно до потреб вирощуваних культур. Межі зон вирощування культур суміщають з межами природно-сільськогосподарських районів. При цьому враховується, що сфера дії метеорологічної станції за температурними показниками складає не більше 50 км, а за опадами - значно менше.

Для умов України уже виділені зони вирощування озимої пшениці, озимого жита, ячменю, вівса, кукурудзи на зерно, цукрових буряків, соняшника, картоплі, льону-довгунця для середньоспілих сортів. Згідно розглянутих положень на рисунку 8 для прикладу приведена схема зон вирощування цукрових буряків і льону-довгунця на терито­рії України.

На підставі матеріалів зонування території щодо розміщення посівів сільськогосподарських культур в межах природно-сільськогосподарських / земельнооціночних / районів встановлюється набір культур за якими проводиться бонітування грунтів.

3. Збір і обробка даних про діагностичні признаки і властивості грунтівЗавданням бонітування грунтів є співставлення якості грунтів за природними властивостями і признаками, які впливають на їх родючість. При цьому головним принципом виступає ідентифікація показ­ників оцінки одноіменних грунтів в межах земельнооціночного району Це значить, що показник оцінки земель, присвоєний окремій таксоно­мічній одиниці /агровиробничій групі грунтів/ за затвердженою шка­лою, є однаковим за родючістю у всіх господарствах, де вона має поширення. Тому дуже важливе значення має робота по агровиробничому групуванню грунтів земельнооціночного району, на основі якого формуються різноякісні виділи земель, що підлягають оцінці. Іншими словами, однакові агрогрупи грунтів повинні одержати однакові показники бонітування. У зв’язку з цим бонітування грунтів у межах земельнооціночного району проводиться у такій послідовності: виз­начення середніх значень показників, які характеризують окремі признаки і властивості грунтів; вибір основних діагностичних признаків; складання шкали бонітування грунтів за природними власти­востями.

Для визначення середніх значень показників на окремих грунтах проводиться всестороннє вивчення матеріалів комплексного обстежен­ня і виборка фактичних даних за показниками цих грунтів, при цьому застосовується розрахунковий метод, який базується на використанні емпіричних формул, що виражають пряму залежність між функціональ­ними і результативними величинами. Так, наприклад, валові запаси гумусу і поживних речовин розраховують за глибиною відповідного горизонту, показниками об’ємної маси грунту, вмістом гумусу і по­живних речовин в процентах або міліграмах на 100 грамів грунту.

Бонітування грунтів проводиться за різними природними призна­ками і властивостями, які для різних зон України приведені в таблиці 3.

Дані про морфологічні признаки грунтів /глибина гумусових го­ризонтів, глибина залягання глеевих горизонтів/ вибираються з жур­налів польових описів за матеріалами ґрунтових обстежень. В Україні використовуються матеріали ґрунтових обстежень, проведених у 1959-І96І.рр. і відкоригованих до І975р., до 1980р. і після 1980р.

На поширені грунти морфологічні показники заповнюються у бонітувальні відомості вибірково, з таким розрахунком, щоб на кожну агрогрупу грунтів /з врахуванням гранулометричного складу / припало приб­лизно 50-60 показників у кожній виборці на земельно-оціночний район. Виборка, згідно правил статистики, повинна бути випадковою.

На малопоширені грунти, якщо виборка їх менша 50 одиниць в од­ному земельне оціночному районі, допускається комплектація виборки з декількох земельнооціночних районів, які входять до одного при­родно-сільськогосподарського округу. При цьому бажано, щоб об’єм виборки був не менше 22, хоч можуть бути випадки і меншої кількос­ті показників.

Показники глибини гумусового горизонту визначаються за нижньою межею першого перехідного горизонту /для дерново-підзолистих, сірих і ясно-сірих опідзолених, а також сильносолонцюватих і осолоділих грунтів - гумусово-елювіального/. Для глеєвих і засолених грунтів глибина гумусового горизонту приймається на глибині верхньої межі глеєвого або засоленого горизонту.Глибина залягання глеєвого горизонту встановлюється за його верх­ньою межею.

Дані про вміст гумусу і фізичної глини з процентах вибираються з результатів лабораторних визначень, виконаних при обстеженні грунтів. Величина рН сольової витяжки орного шару вибирається або із даних лабораторних визначень при ґрунтовому обстеженні, або із ма­теріалів агрохімічного обстеження грунтів.

Основні признаки і властивості грунтів, характерні для різних зон України

Таблиця З

Зібрані дані про властивості і признаки грунтів обробляються на ЕОМ стосовно до кожної а гро виробничої групи грунтів. В процесі обробки розраховуються: середня арифметична величина показника, середнє квадратичне відхилення, помилка середнього арифметичного, ступінь надійності одержаного середнього, коефіцієнт варіації, аси­метрія, ексцес.

Середнє арифметичне значення кожного показника природних влас­тивостей / / визначається за формулою:

[1]

де - сума всіх варіантів; п - кількість спостережень.

Однак за середньою арифметичної величиною неможна твердити про характер відхилень варіантів від середньої величини. Для визначен­ня коливань величин визначають середнє квадратичне відхилення / б / за формулою:

[2]

де - сума квадратів відхилень всіх варіантів від серед­нього арифметичного.

Визначення відносної мінливості /С/ проводиться шляхом обчис­лення коефіцієнту мінливості за формулою:

[ 3 ]

Для впевненості у типічності одержаної середньої арифметичної величини і можливості судження по окремому про загальну величину досліджуваного признака, вираховують середню помилку середнього арифметичного /m/ за формулами:

або , для малих виборок [4]

Середня помилка може бути виражена в процентах від середнього арифметичного шляхом визначення показника точності. При цьому чим менший цей показник, тим точніші результати обчислень. Розмір по­казника точності /Р/ визначають за формулою:

, [5]

Ступінь надійності отриманої середньої / t / визначається за формулою:

[6]

Одержана величина ступеня надійності при великій кількості спостережень має бути більше двох, тобто одержана середня повинна бути більше подвійної помилки, при малій кількості спостережень /менше 30/ необхідний ступінь надійності визначають за таблицею значень Стьюдента. Стандартне значення критерія t при 95%-ному рівні вірогідності характеризується такими табличними даними:

Обчислене значення ступеня надійності повинно бути більше табличного.

Якщо виборка за основними признаками і властивостями грунтів не підпорядкована закону нормального розподілу варіант, то склад агровиробничих груп переглядається, особливо звертаючи увагу на однотипність ґрунтових різновидностей, які входять до їх складу. Грунтові різновидності, які порушують однорідність виборки, вклю­чаються у інші агрогрупи грунтів.

Дані про властивості і признаки грунтів оброблені з допомогою ЕОМ аналізуються на предмет відповідності для їх визначення се­редніх величин діагностичних признаків. При їх невідповідності перевіряється правильність збору вихідної інформації, зокрема,чи не були включені у виборку недостовірні /нехарактерні/ дані, чи не були допущені технічні помилки при виписці даних, при наявнос­ті суттєвого відхилення, що може мати місце при розходженні у ве­личині будь-якого признаку між ґрунтовими відмінами включеними у агровиробничу групу, даний признак для розрахунків шкал бонітуван­ня грунтів не використовується.

Для прикладу при обробці статистичних даних при визначенні показників бонітування грунтів нижче приведені розрахунки вмісту гумусу в процентах на одній агровиробничій групі грунтів

Середнє арифметичне із сукупності складає:

Для визначення інших середньостатистичних величин проведені допоміжні розрахунки /табл. 4/.

Із даних таблиці 4,

= =

При розподілі середньої арифметичної варіанта вважається нетипічною якщо вона перевищує подвійну величину середньоквадратичного відхилення. У даному випадку х є типічною величиною, так як вона не перевищує .

Таким чином, середня помилка арифметичного середнього

Таблиця 4

Розрахунок даних для визначення середньоквадратичного відхилення від середньої величини вмісту гумусу

Фактичний вміст гумусу, %	Відхилення вмісту гумусу від середнього, %	Квадрат відхилень від середньої величини
х
1,9 1,8 2,3 1,7 2,0 1,9 2,1 2,2 2,1 2,0	- 0,1 - 0,2 + 0,3 - 0,3 - 0,1 + 0,1 - 0,2 + 0,1	0,01 0,04 0,09 0,09 0,01 0,01 0,04 0,01

У процентному відношенні точність помилки арифметичної середньої складає:

Визначається також коефіцієнт мінливості даних, який дорівнює:

Ступінь надійності середньої арифметичної величини складає:

Як видно із наведених розрахунків, величина ступеня надійності значно перевищує допустиму, тобто для даного випадку подвійну середню помилку арифметичного середнього. Тому, одержану на основі математичної статистики середню величину вмісту гумусу на даній агрогрупі грунтів можна безпосередньо приймати для складання шка­ли бонітування грунтів або для розрахунку валових запасів гумусу, за якими також може складатися шкала бонітування грунтів.

Для визначення валових запасів гумусу в грунті використовуєть­ся формула:

, [ 7 ]

де Н - валові запаси гумусу, т/га; А - глибина гумусового горизон­ту, м; В – об’ємна маса грунту, г/см³; Р - вміст гумусу, %.

Валові запаси гумусу в грунті розраховуються окремо для гори­зонту 0-20 см і 20-40 см, а потім визначається середньозважена ве­личина. Це пов’язано з тим, що вміст гумусу у верхньому горизонті значно вищий, ніж у підстилаючому. В таблиці 5 приведені розрахун­ки визначення валових запасів гумусу на орних землях господарства.

Дані для розрахунків про вміст гумусу в грунтах по генетичних горизонтах беруться із матеріалів ґрунтового обстеження /ґрунтово­го нарису/, а дані про об’ємну масу грунту - із відповідних довід­ників.

В результаті обчислень визначаються середньозважені показники валових запасів гумусу по агрогрупах земель на підставі яких потім складається шкала бонітування грунтів по відповідному природному признаку.

Визначення запасів рухових форм поживних речовин у грунті про­водиться за формулою:

[ 8 ]

де N - запаси азоту /фосфору, калію/, кг/га; А - глибина кореневищного шару, м; В – об’ємна маса грунту, г/см³; п - вміст азоту /фосфору, калію/, кг/т грунту.

Таблиця 5. Вивчення валових запасів гумусу по генетичних горизонтах на орних землях господарства