Лаборатория географической сети опытов и цифровых агротехнологий

Сычев В.Г.- Заведующий лабораторией, академик РАН, разработал научно-теоретические основы современных подходов по сохранению и расширенному воспроизводству плодородия почв; расчета применения средств химизации с учетом почвенно-климатического районирования на основе баланса питательных веществ и нормативов окупаемости удобрений; автор 503 научных работ, из них более 70 монографий, 25 патентов, Индекс Хирша 51. Входит в ТОП-100 самых цитируемых российских ученых в области сельского и лесного хозяйства. Сычев В.Г. – главный редактор научно-практического журнала «Плодородие», член редакционных советов 5 научных журналов; член научно-технического совета Минсельхоза; член бюро отделения ОСХН РАН; член экспертного совета ОСХН РАН; эксперт российского научного фонда; член центрального совета и президиума общества почвоведов им. В.В. Докучаева, Председатель диссертационного совета ФГБНУ ВНИИ Агрохимии.

Рухович О.В. - Заведующая группой цифровых агротехнологий, д.б.н, специалист в области статистической обработки пространственно- распределенных данных, прогноза действительно возможной урожайности основных культур, возделываемых на землях сельскохозяйственного назначения разного территориального уровня; разработала методологию построения региональных пространственных статистических моделей агротехнологий разного уровня интенсивности на основе цифровых систем морфометрических величин рельефа, климата и типов почв; автор более 125 научных работ, в том числе 15 монографий, 1 патента на изобретение, 1 программы для ЭВМ и 27 баз данных Является секретарем IV Комиссии «Агрохимия и плодородие почв» при Всероссийском Обществе почвоведов имени В.В. Докучаева

Основные направления исследований лаборатории:

Исследование географических закономерностей действия удобрений, биологических средств на урожай и качество продукции, плодородие почвы, экологическую устойчивость агроландшафтов:

• Координация исследований, сбор и обобщение информации об опытах Геосети;
• Разработка методологии использования данных Геосети на основе компьютерных систем записи, проверки и обработки ежегодных отчетных материалов, ведения реестра опытов;
• Информационные технологии, математическая обработка и контроль данных полевых наблюдений в системе Геосети;
• Моделирование плодородия почв и оптимизации применения удобрений, прогноз эффективности агрохимических приемов в технологиях возделывания сельхозкультур;
• Совершенствование методики полевого эксперимента; повышение информативности опытов путем совершенствования их схем, обеспечения комплексности исследований, разработки новых методов сбора, хранения, обобщения и использования результатов опытов путем формирования региональных и федерального банков данных полевых стационарных опытов, разработки на основе результатов опытов математических моделей влияния удобрений и других агрохимических средств на урожайность сельскохозяйственных культур, качество продукции и плодородие почвы;
• Ведение единой федеральной информационной базы данных полевых опытов Геосети на электронных носителях для обеспечения научных исследований, формирования моделей и нормативных показателей в области агрохимии;
• Разработка методических рекомендаций по проведению исследований в длительных стационарных опытах, обеспечивающих совершенствование технологий применения удобрений и их рациональное использование;
• Исследование экологической устойчивости агроландшафтов;

Результаты исследований лаборатории географической сети опытов и цифровых агротехнологий

Информация длительных опытов, опубликованная в 22 выпусках сборников "Результаты исследований в длительных опытах с удобрениями по зонам страны", имеет огромное значение для разработки и верификации всевозможных математических моделей как в нашей стране, так и за рубежом.

Сотрудниками отдела опубликовано около 100 книг, программно-методических указаний и инструктивных материалов для опытных учреждений.

На основании обобщения данных опытов Географической сети

• дана количественная оценка различных системам удобрения по продуктивности и качеству сельскохозяйственных культур в севооборотах различной специализации в зависимости от типа почвы, уровня насыщения органическими и минеральными удобрениями, биоклиматического потенциала, погодных условий и т.д.;
• выявлено, что на дерново-подзолистых почвах для получения урожая 45-50 ц/га зерн. ед. продукции высокого качества и обеспечения бездефицитного баланса питательных веществ в полевых севооборотах необходимо применять около N100P80-90K100 кг/га севооборотной площади, а на серых лесных почвах внесение N80-120P60-80K100-130 кг/га позволяет получать 45-50 ц/га зерн. ед. при положительном балансе всех элементов питания. На черноземных почвах возможно получение высоких урожаев культур при внесении сравнительно небольших доз удобрений N40-60P40-70K40-60.;
• установлено, что за счет удобрений создается до 55% урожая на дерново-подзолистых почвах, до 28% - на серых лесных и до 20% - на черноземах;
• показано, что величина действия удобрений на комплекс показателей качества находится в тесной зависимости от вида и доз удобрений, почвенных и погодных условий, предшественника, сортовых особенностей культур и других факторов; для получения в севообороте хороших урожаев зерна пшеницы, пригодной для хлебопечения, и зерна ячменя для фуража или пивоварения, в каждой почвенно-климатической зоне необходимо обеспечить соответствующий уровень плодородия почвы, который создается применяемой системой удобрений;
• определены темпы окультуривания дерново-подзолистых почв и затраты удобрений на единицу продукции;
• показано, что использование научно обоснованных систем применения удобрений при соблюдении экологической их безопасности позволяет обеспечить окупаемость 1 кг NPK на уровне 10 кг зерн. ед. в полевых и не менее 15 кг зерн. ед. в кормовых севооборотах;
• на основе разработанной математической модели баланса и динамики гумуса определены нормативы затрат органических удобрений, обеспечивающие бездефицитный баланс гумуса с учетом типа и разновидности почвы, структуры севооборота, его продуктивности, а также интенсивности использования минеральных удобрений;
• установлены уровни стабилизации содержания гумуса (по отношению к исходному состоянию) при длительном использовании различных систем удобрения и время, необходимое для установления этих уровней, составляющее 7-10 лет, которое следует учитывать при оценке эффективности мероприятий, осуществляемых для обеспечения бездефицитного баланса гумуса;
• выявлено, что интегральным показателем, характеризующим функционирование агроэкосистем, следует считать интенсивность баланса питательных веществ. Установлены показатели оптимальной интенсивности баланса питательных веществ в полевых севооборотах для дерново-подзолистых супесчаных и суглинистых почв, серых лесных почв и черноземов;
• разработан методический подход по определению нуждаемости почв в фосфоре и нормативных показателей затрат фосфорных удобрений;
• дана оценка калийного состояния дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава по универсальным энергетическим показателям, определяемым методам адсорбционно-десорбционных изотерм;
• в исследованиях по биологическому азоту изучены данные, учет которых необходим при формировании экологически сбалансированных агроценозов;
• доказана возможность получения высоких урожаев многолетних бобовых и бобово-злаковых трав (80-100 ц/га сена и больше) без применения азотных удобрений за счет активизации симбиотической азотфиксации, что достигается путем известкования кислых почв с доведением рН до 5.2-5.8; внесения РК и молибдена на почвах, слабо обеспеченных этими элементами, нитригинизации семян, защиты растений от болезней и вредителей.

Расчетами установлено, что в целом по стране на основных типах почв с учетом ее механического состава, плодородия и подстилающих пород необходимо дополнительно заложить и провести 900 длительных опытов с полевыми культурами. По материалам исследований были подготовлены карты размещения существующих и перспективных длительных опытов, сформирована картотека полевых опытов Геосети, проведена систематизация отчетных карточек, которая обеспечивала оперативное использование полученной информации научными сотрудниками при разработке нормативов и составлении рекомендаций. Лабораторией выполнен большой объем работы по организации и проведению исследований, связанных с разработкой зональных моделей управления воспроизводством плодородия агроэкосистем в соответствии с проектом "Агроэкологический мониторинг". Совместно с другими научно-исследовательскими учреждениями была разработана концепция проведения агроэкологического мониторинга в стране.

Опыты Геосети, заложенные много лет назад, представляют особую актуальность в настоящее время. Информация длительных опытов позволяет оценить влияние агрогенных факторов на урожай основных с-х культур и плодородие почвы в разные исторические отрезки времени практически во всех регионах и, что особенно важно, при различных климатических условиях. Модели зависимости продуктивности растений и состояния плодородия почв с климатическим фактором, разрабатываемые на основе информации длительных опытов, дают возможность уже сейчас прогнозировать развитие различных агроценозов при всевозможных сценариях изменения климатических факторов и рекомендовать сельскому хозяйству разных стран необходимые поправки к современным технологиям возделывания сельскохозяйственных культур при различных трендах изменения климатических условий.

Для проведения опытов необходима государственная поддержка уникальных и наиболее ценных полевых экспериментов. Важнейшей задачей является обеспечение многоцелевого и разностороннего использования информации длительных опытов Геосети на основе информационных баз данных, что даст возможность огромной экономии бюджетных средств, позволит избежать ненужного дублирования в проведении экспериментов, оптимизировать программы полевых работ, постановки и обработки результатов новых агрохимических исследований. Проведение комплексной совместной работы потребует разработки нового пакета организационной документации, определяющих систему взаимоотношений ВНИИ агрохимии как головной организации, координирующей проведение исследований и организациями-участниками Геосети и новых методических разработок в области проведения экспериментов и обобщения результатов полевых наблюдений.