Статья: Анализ оптимальности размещения географической сети длительных опытов по применению удобрений

ФИЦ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева»

Российский университет дружбы народов

Анализ оптимальности размещения географической сети длительных опытов по применению удобрений

И.Ю. Савин

г. Москва

Аннотация

географический сеть удобрение почвенный

Основы Географической сети опытов с удобрениями России (ГСОУ), заложенные в 1930-1940 г., коренным образом не менялись, что обеспечивало преемственность научных исследований. Но с тех пор накопилось достаточно много новых научных данных, появились новые технологии, базы данных, на основе которых ГСОУ может и должна быть модернизирована. Рассмотрен один из вопросов необходимой модернизации ГСОУ - пространственное размещение опытных полей и их репрезентативности. В качестве основы использован Единый государственный реестр почвенных ресурсов России (ЕГРПР) для проведения анализа оптимальности размещения опытных полей ГСОУ. Считалось, что в идеале опытные поля должны характеризовать каждую почву, внесенную в ЕГРПР и используемую в качестве пашни. Согласно полученным данным, существующая сеть ГСОУ репрезентативна для 42% пашни России. Показано, что для полной репрезентативности сеть должна быть расширена более чем на 90 точек. Только в этом случае результаты опытов могут быть экстраполированы практически на все пахотные почвы России. В основу размещения новых точек ГСОУ должна быть положена информация ЕГРПР как официального документа, принятого Минсельхозом России.

Ключевые слова: опыты с удобрениями, почвы, Россия, размещение сети опытов, агрохимия, единый реестр почвенных ресурсов России

Abstract

Analysis of the optimal location of the geographical network of long-term experiments with fertilizers application

Igor Yu. Savin^{1, 2}

¹Dokuchaev Soil Science Institute, Moscow, Russian Federation

²Peoples' Friendship University of Russia (RUDN University), Moscow, Russian Federation

The foundations of the Geographic Network of Experiments with Fertilizers of Russia (GNEF), established in the 1930-1940s, have not changed fundamentally so far, which ensured the continuity of scientific research. But since then, quite a lot of new scientific data has been accumulated, there are new technologies, databases, on the basis of which GNEF can and should be modernized. The article deals only with one of the issues of the necessary modernization of GNEF-the spatial location of experimental fields and their representativeness. The Unified State Register of Soil Resources of Russia (USRSRR) was used as a basis for analysis of the optimal placement of experimental fields of GNEF. It was considered, that ideally experimental fields should characterize each soil, entered in USRSRR and used as arable land. According to the data obtained, the existing GNEF network is representative for 42% of Russian arable land. It was shown that for full representation it should be extended by more than 90 points. Only in this case the results of the network experiments can be extrapolated to almost all arable soils in Russia. The placement of new GNEF points should be based on the information from USRSRR, as an official document adopted by the Ministry of Agriculture of Russia.

Keywords: experiments with fertilizers, soil, Russia, placement of a network of experiments, agrochemistry, Unified Register of soil resources of Russia

Введение

Агрохимическое обслуживание сельского хозяйства - один из важнейших факторов производства продуктов питания в необходимых объеме и качестве. Невысокое естественное плодородие большей части почв мира не позволяет в настоящий момент решить проблему обеспечения населения Земли продовольствием.

Только за счет использования органических и минеральных удобрений удается поддерживать урожайность сельскохозяйственных культур на приемлемом уровне. В большинстве стран мира получение необходимого урожая сельскохозяйственных культур зависит от применения удобрений и их количества. Так, например, в России дифференцированное применение высоких, интенсивных и нормальных технологий при использовании 200 кг/га минеральных удобрений позволяет получить 273 млн. т зерна при окупаемости удобрений зерном 12 кг зерна за 1 кг действующего вещества удобрений [1]. Этого можно достичь как за счет изменения соотношения экспортируемых и производимых удобрений в стране, так и за счет развития агрохимии и создания и внедрения новых видов удобрений.

Развитие агрохимии невозможно без полевых экспериментов и опытов. Первые длительные агрохимические опыты были заложены уже более 150 лет назад, например, на Ротамстедской опытной станции в Англии [2, 3]. В России первые систематические агрохимические опыты на полях также были начаты более 100 лет назад [4]. Но основное развитие в стране полевые агрохимические опыты получили после революции, в связи с бурным развитием агрохимии как науки.

В 1941 г. была организована Географическая сеть опытов с удобрениями (ГСОУ) [5]. Для организаций - участников сети создали специальные инструкции и методические указания, а научное обоснование размещения сети было осуществлено под руководством Д.Н. Прянишникова.

Принципы функционирования ГСОУ и основные результаты ее деятельности освещены в научных публикациях, обсуждаются на регулярных всероссийских конференциях [4, 6-10].

ГСОУ ведет научные исследования и разрабатывает практические рекомендации по использованию удобрений под наиболее значимые сельскохозяйственные культуры с учетом севооборотов, агротехнологий в разных природных условиях. Кроме того, на ГСОУ возложены обязанности по регистрационным испытаниям новых удобрений. Научно-методическое руководство работ ГСОУ осуществляет Всероссийский НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова (ВНИИА).

Наибольшего развития ГСОУ получила в 1980 гг., когда в ее работе принимало участие более 300 научных учреждений, включая учреждения России, Украины, Казахстана и Белоруссии [8, 11].

В настоящее время в рамках ГСОУ более 100 учреждений России проводится более 300 полевых опытов [4].

Таким образом, основы ГСОУ, заложенные в 1930-1940 гг., коренным образом не менялись, что обеспечивало преемственность научных исследований. Но с тех пор накопилось достаточно много новых научных данных, обновились технологии, созданы базы данных, на основе которых ГСОУ может и должна быть модернизирована. Так, в 2014 г. Минсельхоз России утвердил Единый государственный реестр почвенных ресурсов России, который содержит наиболее полную и актуальную информацию о почвенных ресурсах страны, ЕГРПР может и должен быть положен в основу обновленной ГСОУ [12].

Цель исследования - проанализировать пространственное размещение опытных полей и их репрезентативность с точки зрения оптимальности и необходимости модернизации ГСОУ.

Материалы и методы исследования

Согласно данным, представленным на сайте ГСОУ, в интернет в настоящее время в сеть входит 67 опытных участков [5]. Их размещение показано на рис. 1, а список приведен в табл. 1.

географический сеть удобрение почвенный

Рис. 1. Размещение опытных полей ГСОУ

Fig. 1. Fields of Geographic Network of Experiments with Fertilizers

Таблица 1. Перечень опытных полей ГСОУ согласно [5]

Примечание. Названия организаций приведены так, как они даны на сайте ГСОУ

Table 1. List of fields of Geographic Network of Experiments with Fertilizers [5]

Note. The names of the organizations are given as they are given on the GNFE website

География опытных участков ГСОУ базируется на специально созданной Д.Н. Прянишниковым в 1924 г. почвенно-агрономической карте [4, 13].

На тестовых полях ГСОУ, принадлежащих сельскохозяйственным НИИ, региональным университетам и опытным станциям, проводятся многолетние опыты по использованию разных видов удобрений под основные сельскохозяйственные культуры, возделываемые в регионе.

ЕГРПР использовался в качестве основы для проведения анализа оптимальности размещения опытных полей ГСОУ [12]. Считалось, что в идеале опытные поля должны характеризовать каждую почву, внесенную в ЕГРПР и используемую в качестве пашни. Информация о вовлеченности почв ЕГРПР в распашку была получена с карты распаханности почв России [14].

Координаты опытных полей были предварительно установлены или уточнены с использованием интернет-сервиса GoogleMapsTM. После этого точки опытных полей были наложены на почвенно-географические выделы ЕГРПР и для каждой из них была считана атрибутивная информация реестра.

Если точка опытных полей попадала на почву ЕГРПР, то эта почва считалась охарактеризованной хоть одной из точек ГСОУ Если на пахотную почву ЕГРПР не попадало ни одной точки ГСОУ, то почва относилась к неохарактеризованной и нуждающейся в размещении на ней хоть одной точки ГСОУ

Далее в ГИС были построены карта земель, почвы которых охарактеризованы хотя бы одной точкой ГСОУ, и карта пахотных земель, почвы которых не охарактеризованы ни одной из существующих точек ГСОУ. Принимались во внимание лишь почвы, доля которых на пашне России превышает 0,1%.

Результаты и обсуждение

Выделы ЕГРПР в контексте статьи мы рассматриваем в качестве почвенного районирования, которое и должно быть использовано в качестве основы для размещения опытных полей ГСОУ. Это связано со следующими причинами.

Районирование, которое использовалось Д.Н. Прянишниковым, сильно устарело. После него было создано много почвенных региональных и государственных карт, было накоплено много знаний о географии почв России и их отзывчивости на удобрения, которых при заложении сети не было в наличии. В качестве основы для оптимального размещения или коррекции сети теоретически могли бы быть использованы Государственная почвенная карта СССР (масштаб 1: 1 млн) (ГПК) [15], природно-сельскохозяйственное районирование СССР (масштаб 1: 8 млн) [16], почвенная карта России для высшей школы (масштаб 1:4 млн) [17].

На настоящий момент работа над ГПК так и не завершена, а первые листы, которые создавались более 70 лет назад, - устарели. Природно-сельскохозяйственное районирование СССР также было создано уже более 50 лет назад. Его выделы обусловлены не только почвенными, но и климатическими параметрами, которые также давно нуждаются в обновлении и поэтому не могут быть использованы в качестве надежной основы для оптимизации размещения ГСОУ. Почвенная карта России для высшей школы была создана около 30 лет назад, и ее предназначение (обучение студентов) предопределило ее достаточную схематичность.