Статьи

С помощью модели RothC-26.3 была воспроизведена 62-летняя динамика почвенного органического углерода (ПОУ) в дерново-среднеподзолистой почве длительного полевого опыта ФГБУ ФНЦ ЛК. При помощи имитационного моделирования проведена оценка перспективы увеличения запасов ПОУ до 2090 года путем изменения агротехнологических приемов в рамках двух климатических и двух адаптационных экономических сценариев. Изучена возможность использования альтернативных источников удобрений и минимальной обработки почвы как дополнительных подходов к накоплению ПОУ. Показано, что при сохранении существующих технологий в условиях будущего климата увеличение запасов ПОУ в пахотном слое (0–20 см) исследуемых почв до 2090 года может составить до 34% от начального содержания, а при реализации углеродсберегающих технологий (изменение структуры севооборотов, а также доз и источников органических удобрений) накопление ПОУ может обеспечить прирост запасов к 2090 году до 82%. Максимальная скорость секвестрации при разных климатических сценариях может составить до 11‰/год. Из альтернативных источников органических удобрений наилучший результат показало применение компостов и торфосмесей, обеспечивающих дополнительное накопление ПОУ до 10,6 тга–1 по сравнению с использованием навоза КРС, тогда как применение сидерального пара и минимальной обработки почвы не может рассматриваться как оптимальная стратегия накопления ПОУ в почве, поскольку данные приемы приводят к меньшему накоплению по сравнению с использованием навоза КРС. Показано, что исследуемые почвы обладают значительным потенциалом для накопления органического углерода при сохранении их сельскохозяйственной эксплуатации.

В работе исследуется потенциал имитационной модели продукционного процесса WOFOST для прогнозирования урожайности и оценки состояния ряда ключевых сельскохозяйственных культур России на больших территориях за пятнадцатилетний период анализа 2005–2020 гг. на основе почвенно-климатической информации. Отдельный акцент был сделан на адаптации информации из Почвенной карты под редакцией В.М. Фридланда масштаба 1:2 500 000 для обеспечения корректной работы модели. В рамках работы были получены модельные параметры среднерайонных гибридов ячменя, подсолнечника и кукурузы для нескольких сотен районов агропояса РФ, включая характеристики фенологии, фотосинтеза, дыхания и распределения ассимилятов. Параметризация осуществлялась с использованием функций потерь на основе алгоритмов Брента, Нелдера–Мида и дифференциальной эволюции для минимизации ошибок оценки урожайности. Для обеспечения параметризации и независимой оценки точности результатов набор исходных данных был поделен на обучающий набор и контрольный набор в соотношении 80:20. Районно-параметризованные модели обеспечили качественное совпадение гистограмм ошибок на обучающем и контрольном наборах с околонулевым систематическим сдвигом, при этом среднее относительное значение модуля отклонения оценки урожайности находилось в диапазоне 20–26% в зависимости от культуры. Кроме этого, было показано, что модельные оценки не только оказываются близки значениям фактической урожайности для исследуемого интервала лет, но и что модельный прогноз способен улавливать многолетние тренды динамики урожайности исследуемых культур. Наконец, на финальном этапе полученные модельные гибриды культур были использованы для оценки состояния в терминах отклонения модельной урожайности от урожайности оптимального сезона с формированием картограмм отклонений. Полученные в работе результаты могут быть использованы для информационной поддержки сельскохозяйственного сектора, включая прогнозирование урожайности и оценку состояния исследуемых ключевых культур на больших территориях с использованием имитационного моделирования, в том числе в различных климатических сценариях.