Оценка большой системы агрохимических показателей пахотных почв Нязепетровского района

Постойко В.Н., Уразбекова А.К.

ФГОУ ВПО «Уральская государственная академия ветеринарной медицины»

г. Троицк

Человек пытается изменить состояние почвы различными агрохимическими меро­приятиями, но не ясна правильность этой деятельности, нет четкой обоснованности реше­ний.

Исследования агрохимических свойств почвы проводятся давно. Хорошо изучено гумусное состояние, азотный режим почвы, содержание тяжелых металлов и других токси­кантов в ней; описано их влияние на окружающую среду, в частности, на продуктивность пашни и урожай культур, в зависимости от типа почвы. Однако в этих и других ис­следованиях почва и ее агрохимические компоненты не рассматриваются как экосистема. В связи с чем, совершенно не ясна ее роль как природного компонента в изменении различных веществ.

Целью исследований было установить закономерности изменения большой системы агрохимических показателей пахотных почв Нязепетровского района Челябинской области.

B задачи исследования входило:

• Оценить содержание агрохимических показателей в пахотных почвах;

• Определить через систему агрохимических показателей почвы наличие ведущих «проблем», что позволит наметить пути их решения.

Материал и методика. Экспериментальная часть выполнялась в АОЗТ Шемаха Нязепетровского района. Отбор проб почвы проводился на глубине 0-40 см. Материалом иссле­дования явились 18 агрохимических показателей целинных почв за 1993 - 1997 гг (данные ЧНИИСХа), которые были подвергнуты системному анализу с помощью разработанного ал­горитма.

Результаты исследования. Для объяснения результатов была выдвинута гипотеза, со­гласно которой каждый уровень (эшелон) пирамиды представляет собой определенную глу­бину слоя почвы (см):

0,0 - 13,0 - верхний (третий эшелон)

13,1 - 26,0 - средний (второй эшелон)

26,1 - 40,0 - нижний (первый эшелон)

Важно отметить, что в пахотной почве слои располагаются от вершины к основанию,

рис.

Рисунок 1 - Слои пахотной почвы Нязепетровского района

Отметим также, что взаимодействие подсистем элементов между собой и окружаю­щей средой, происходит через потоки ресурсов. В частности, поступление ресурсов протека­ет последовательно для элементов - слева направо (^), а изъятие наоборот (^).

Как оказалось, большая система агрохимических показателей пахотной почвы (n = 18) организуется в трех уровневую структуру в виде пирамиды, рис. 2.

По горизонтали представлены подсистемы, а по вертикали - их эшелоны. В подсис­темах обозначены наиболее важные показатели: в левом верхнем углу - элементы активиза­ции, величины которых необходимо изменять, чтобы запустить подсистему; в правом ниж­нем углу - результаты деятельности подсистем.

При рассмотрении нижнего слоя (26,1 - 40,0 см) большой системы оказалось, что в структуре пашни присутствует 11 ресурсодефицитных показателя, или 61,1%. Максимально это выражено у «аммиачного азота» (-2,628), в наименьшей степени у «цинка» (-0,283), табл.

1.

Примечание: * - элемент активизации, ** - итог деятельности подсистем

Рисунок 2 - Синергетические взаимоотношения подсистем и эшелонов большой системы аг­рохимических показателей пахотной почвы Нязепетровского района

Ресурсообладающими являлись в пашне семь агрохимических характеристик, или 38,9 %. Минимальное их содержание отмечено для «свинца» (0,252), максимальное - «обще­го гумуса» (2,346).

Таким образом, в нижнем слое пашня поглощает больше, а выделяет меньше ресур­сов.

В тоже время в пахотной почве в 1,1 раза больше - проявляющих стремление к выде­лению ресурсов в основном за счет тяжелых металлов, поглощаемых сельскохозяйственны­ми культурами.

Таблица 1 - Ресурсодефицитные и ресурсообладающие свойства агрохимических показателей большой системы пахотной почвы

- сумма и место, занимаемое показателем в структуре эшелона большой системы объекта

В нижнем слое структурами системы пашни формируется четыре подсистемы, через которые она стремится решить следующие проблемы: повысить количество азота легкогид­ролизуемого ^ азота общего ^ ванадия ^ обменного натрия, табл.

Таблица 2 - Модели заключительных элементов подсистем в большой системе агрохимических показателей пахотной почвы Нязепетровского района

Примечание: * - p < 0,05 - 0,01; Yu - изъятые при получении наилучшей модели компоненты

На среднем уровне структуры пахотной почвы формируют две подсистемы, с помо­щью которых реализуется увеличение содержания стронция ^ уменьшение количества мар­ганца, табл. 2.

При рассмотрении среднего уровня (13,1 - 26,0 см) пирамиды установлено, что в структуре системы агрохимических показателей почвы пашни присутствует шесть ресурсо­дефицитных элемента, или 75 %. Отсюда максимально это выражено у «никеля» (-1,059), минимально - «стронция» (-0,337).

Ресурсообладающими являлись в пахотной почве две характеристики, или 39 %. При­чем минимальное - у «азота общего» (0,671), максимальное - у «азота легкогидролизуемо­го» (0,930).

Таким образом, на среднем уровне пашня также поглощает меньше, а выделяет боль­ше ресурсов. Это свидетельствует о значительной ее восприимчивости к факторам внешней среды.

В структуре поверхностного слоя (0,0 - 13,1 см) системы пахотной почвы присутст­вуют два ресурсодефицитных показателя, или 50 %. Максимально это выражено у «строн­ция» (-0,081), минимально - у «марганца» (-0,044) .

Ресурсообладающими являлись в почве пашни две характеристики, или 50 %. Мини­мальное содержание присуще «азоту легкогидролизуемому» (1,021), максимальное - «азоту общему» (1,034). То есть на этом уровне у пашни происходит равномерное поглощение и выделение ресурсов.

Индекс системообразования в пахотной почве - 0,061, что свидетельствует о низкой устойчивости данного уровня.

Кроме того, на этом уровне структура почвы формирует управляющую подсистему, с помощью которой реализуется стремление к понижению содержания «стронция», табл. 2.

Готовность структур пахотной почвы к переменам у нижнего слоя пирамиды доста­точно высокая (1,329), в среднем она повышается (2,687), а в верхнем - понижается (0,061), свидетельствуя об открытости почвы пашни на управляющем уровне, рис. 3.

Оценка синергетических взаимоотношений различных слоев большой системы агро­химических показателей позволяет выделить следующие особенности пахотных почв Нязепетровского района: •

Рисунок 3 - Стабильность уровней большой системы агрохимических показателей пахотной почвы Нязепетровского района

рархической важности осуществляется изменением концентрации никеля → обменного кальция → стронция → марганца →азота общего →азота легкогидролизуемого →азота легкогидролизуемого;

• основными запускающими элементами в пирамиде большой системы пахотной почвы, иерархически снижающимися в своем влиянии, являются азот легкогидролизуемый→стронций;

• наблюдается несовершенство в содержании азота легкогидролизуемого→азота общего→ванадия →обменного натрия → стронция →марганца;

• вне подсистем из-за недостатка ресурсов (вещественных, энергетических, инфор­мационных связей) в пахотной почве оказались обменный кальций, марганец, свинец, нит­ратный азот, обменный натрий, азот общий;

• устойчивость пашни к воздействию факторов окружающей среды (природные и антропогенные) высокая, что обусловлено почвозащитными и почвоохранными мероприя­тиями, включающими в себя учет системы обработки почвы, внесение удобрений, мелиора­тивные работы, технологии возделывания сельскохозяйственных культур и др.

Заключение. Системный подход к оценке почв Нязепетровского района Челябинской области показал, что в пахотной почве для получения более высоких урожаев необходимо осуществлять контроль по содержанию «стронция». Для этого нужно увеличить поступле­ние азота легкогидролизуемого и уменьшить количество марганца. Для улучшения деятель­ности системы почв контролировать содержание основных запускающих элементов. В па­хотной почве управляющая подсистема располагается на верхнем уровне, то есть она не за­щищена от воздействий окружающей среды.

Список литературы

1. Королев, В. А. Современные проблемы экологической геологии / В. А. Королев // Соровский образовательный журнал. - 1996. - № 4. - С. 60-68.

2. Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения в стационарных пунктах по почвенно-климатическим зонам Челябинской области: Отчет за 1994. - Челябинск: ЧНИ- ИСХ, 1995. - С. 2-32.

3. Небел, Б. Наука об окружающей среде / Б. Небел. - М., 1993. - Т.1. - С. 101-102.

4. Постойко, В. Н. Сезонная характеристика системы тяжелых металлов почвы п. ГРЭС г. Троицка / В. Н. Постойко // Междунар. студен. научно-практ. конф-ция «Инноваци­онные подходы студентов в биологии, морфологии, физиологии, экологии и биотехноло­гии»: сборник науч. тр. - Троицк, 2008. - С. 160-164.

5. Самотаев, А. А. Синергические взаимоотношения в больших системах предпри­ятия / А. А. Самотаев, Ю. А. Дорошенко // Междун. междисц. науч. конф-ция «Синергетика в естественных науках». - Тверь: ТГУ, 2008. - C. 257-260.