УДК 631.452

Зінчук М.І., канд. с.-г. наук, доцент, Волинський центр "Облдержродючість"

МЕТОДИКА КОРИГУВАННЯ ПРОГНОЗНИХ МОДЕЛЕЙ ДИНАМІКИ

ГУМУСУ З УРАХУВАННЯМ ІНЕРЦІЙНОСТІ ҐРУНТОВИХ СИСТЕМ

Викладено методику коригування прогнозних математичних моделей динаміки гумусу з урахуванням інерційності відгуку ґрунтових систем на прикладі дерново- підзолистих ґрунтів Ковельського району Волинської області.

The method of correction of prognosis mathematical models of dynamics of gumus is expounded taking into account the inertance of review of the ground systems on the example of sod-podzolic soils of district of Kovel of the Volinskoy area.

Одним з основних показників родючості ґрунту є вміст у ньому органічної речовини та її найбільш цінної складової - гумусу. Значення гумусу, насамперед, полягає в тому, що він бере активну участь у кругообігу зольних елементів, є запасним фондом вмісту азоту, а також інших макро- та мікроелементів. Із запасами гумусу тісно пов'язані агрофізичні, фізико-хімічні, біологічні та агрохімічні властивості ґрунту, його водний, температурний та повітряний режим і в кінцевому результаті - продуктивність сільськогосподарських культур [1].

Вміст гумусу має вагоме значення як при інтенсивному, так і при екстенсивному веденні землеробства, яке в даний час характерне для Ковельського району Волинської області. При цьому вміст гумусу в ґрунтах зменшується, погіршується його якість. Це пов'язано з тим, що існуюча структура посівних площ, рівень застосування органічних і мінеральних добрив, пожнивні залишки сільськогосподарських культур не забезпечують достатнього надходження органічної речовини в ґрунт, а відповідно й відновлення гумусу. Адже в ґрунті постійно проходять два протилежних процеси - мінералізація та синтез, а від того, який з них переважає, й залежить їх гумусний стан [5].

За даними роботи [7], в ґрунтах Ковельського району мінералізується щорічно 0,7 т/га гумусу. В той же час надходження гумусу завдяки органічним добривам та рослинним решткам становить лише 0,57 ц/га. Внаслідок цього щорічний баланс даного компонента складає "-0,13" т/га.

Питання гумусного стану нерозривно пов'язане з моніторингом не лише поживного режиму, а й екологічним статусом ґрунтів та їх біосферними функціями [4].

Тому питання прогнозу гумусного стану ґрунтів є достатньо актуальним, як з точки зору агрономічного їх використання, так і для екологічного та грунтового моніторингу.

В якості модельного об'єкта було використано дерново-підзолисті грунти легкого гранулометричного складу Ковельського району Волинської області та результати їх агрохімічної паспортизації.

Прогнозування гумусного стану проводили за трирівневою схемою:

прогноз на основі аналізу трендів;

розрахунок індексів інерційності;

прогноз на основі математичного моделювання.

Для прогнозування на основі трендів було побудовано часові ряди для піщаних і зв'язно- піщаних та супіщаних і легкосуглинкових ґрунтових відмін, які характеризують зміни показника за рівномірні проміжки часу. Застосування методики побудови тренду при прогнозуванні дозволяє провести апроксимоване

Отже, згідно з проведенним моделюванням на основі апроксимації часових трендів встановлено, що при збереженні сучасних тенденцій вміст гумусу до 2020 року у піщаних та зв'язно-піщаних відмінах Ковельського району знизиться до 1,15 %, а в супіщаних та легкосуглинкових до 1,45 %.

Проте для коригування даної моделі з урахуванням інерційності відгуку ґрунтової системи ми провели розрахунки індексу згладжування коливань значення та встановити загальну закономірність динаміки. Побудову тренду проводили з застосуванням програмно-го забезпечення Microsoft Exel.

Враховуючи, що часова динаміка даного показника для досліджуваних ґрунтових відмін візуально відрізняється, то для них було проведено підбір функціональних залежностей, проте для обох випадків достатньо адекватно закономірності апроксимуються лінійною функцією. Графічні прогнозні математичні моделі до 2020 року предствалені на рисунках 1 та 2.

інерційності падіння, який запропонований у роботі [2].

Для розрахунку даного індексу ми прийняли в якості еталона вміст гумусу 2 % [3] та орієнтовно-оптимальне насичення сівозміни органічними добривами в кількості 15 т/га [6] (табл. 1).

Враховуючи те, що за період досліджень на фоні зменшення внесення органічних добрив виділено два етапи падіння (з 5 по 6 та з 7 по 8 тури), то й індекси Іп розраховано для двох рівнів забезпечення органічними добривами. Для першого етапу (на високих фонах органічних добрив) Іп = 0,2 % для піщаних відмін та Іп = 0,0005 % для супіщаних. Для другого етапу (на низьких фонах органічних добрив) Іп становить 0,9 та 0,6 відповідно.

На основі проведених обчислень слід зробити висновок, що при різкому зменшенні внесення органічних добрив інтенсивність втрати гумусу збільшується на піщаних відмінах в 4,5 разу, а на супіщаних у десятки разів. При цьому швидкість відгуку на зменшення внесення органічних добрив у другому випадку менша, ніж у піщаних та зв'язно-піщаних відмінах.

А отже, для коригування представленої вище трендової моделі пропонуємо врахувати розраховані нами індекси інерційності шляхом перемноження різниці прогнозованого значення на Іп:

Нк2о2о = Н2005 ((Н2005 Н2020) * Іп);

де, Нк2о2о - скорегований вміст гумусу у 2020 році; Н2оо5 - вміст гумусу в 2005 році; Н2020 - вміст гумусу в 2020 році згідно з трендовою моделлю.

Таким чином, врахувавши запропоновані поправки на інерційність грунтів, матимемо прогнозований вміст гумусу в 2020 році:

для дерново-підзолистих піщаних та зв'язно-піщаних грунтів:

Нк2020 = 1,36 - ((1,36 - 1,15) * 0,9) = 1,17%;

для дерново-підзолистих супіщаних та легкосуглинкових грунтів:

Нк2020 = 1,51 - ((1,51 - 1,45) * 0,6) = 1,47%.

Отже, на основі проведених обрахунків згідно із запропонованою методикою можна константу вати, що:

запропонована методика коригування прогнозних математичних моделей за допомогою індексу інерційності дозволяє