Хомяков Дмитрий Михайлович

Задача разработки и внедрения принципиально новых, доступных, безопасных с экологической точки зрения «природоподобных» технологий, обеспечивающих «сток» углерода или существенное снижение эмиссии парниковых газов во всех агроладшафтах, включая занятые под возделывание риса, весьма актуальна. В полевых экспериментах, проведенных в провинции Хунань (Китай), оценено влияние кремниевых удобрений на фиксацию СО2 корнями растений риса. Ее величина зависит от содержания доступного кремния в агрохимических средствах, частоты и длительности их применения, а также гранулометрического состава почвы. Полученные данные указывают на большую роль кремниевых удобрений в процессах связывания углерода и снижения выброса парниковых газов при выращивании риса. Их внесение позволяет повысить урожаи культуры на 12,1-71,2% и увеличить фиксацию СО2 корнями растений на 0,95-14,9 т/га в течение одного сезона. Возвращение углерода в почву и воспроизводство ее плодородия может быть обеспечено более интенсивным развитием корневой системы растений и увеличением массы корневых остатков после уборки урожая. Агрохимикаты, содержащие доступный для растений кремний, должны быть включены в технологии реализации 4R-СТРАТЕГИИ минерального питания сельскохозяйственных культур.

В условиях закрытого грунта на культурах томатов, огурцов и перцев оценивали эффективность комплексного применения куриного компоста, кремниевого удобрения на основе диатомита и микробного препарата культуры Bacillus amyloliquefasciens. Новая технология позволяет получать прибавки урожая высокого качества всех овощных культур. Агрохимические свойства серой лесной среднесуглинистой почвы после уборки растений не ухудшались. В отличие от вариантов эксперимента с использованием традиционных минеральных удобрений, собранная продукция подпадает под определение «органической», или с улучшенными показателями качества, так называемой зеленой. Рассчитаны ресурсы сырья для создания природоподобных инновационных технологий «зеленой агрохимии». Возможно полное полезное использование органических ресурсов в системе мероприятий по «ревитализации» сельских территорий в части поддержания плодородия почв и предотвращения «декарбонизации». Это уменьшит негативное воздействие неконтролируемого оборота азот- и углеродсодержащих продуктов на компоненты природной среды.

Почва является основой продовольственных систем всех уровней. Сохранение экологических функций почвенного покрова, его состояние на территориях, вводимых в сельскохозяйственное использование или выводимых из него, определяют степень и время наступления экологических рисков, а также рисков и угроз обеспечению продовольственной безопасности.

Общемировое значение и стоимость почвенных ресурсов возрастают. Россия имеет максимальную площадь почвенного покрова — примерно 14,5 млн кв. км, т.е. одну шестую часть планетарного. Почвы как уникальное национальное богатство и стратегический ресурс — недооценены. Объем применяемых агрохимических средств не достаточен для воспроизводства плодородия.

Достижение показателей продовольственной безопасности в стране и экспорт продовольственных товаров происходят за счет невосполняемых расходов резервов плодородия почв. Отсутствуют государственные документы, которые бы четко и однозначно определяли, сколько пахотных земель и сельскохозяйственных угодий нужно для ведения современного агропроизводства и выполнения задач устойчивого развития и где они расположены.

Выделены и рассмотрены два направления цифровизации почвенных исследований: первое — создание и пополнение баз данных с диапазоном спектров отражения в области 300—2500 нм для верхних почвенных горизонтов и их основных физико-химических свойств; второе — аккумуляция и актуализация уже опубликованных спектров в видимом диапазоне (400—750 нм) с включением данных по горизонтам всего почвенного профиля, позволяющее проводить диагностику как их самих, так и профиля в целом. Во втором направлении широко используются показатели цвета почв как в международных оптических системах, так и в специфических для России системах показателей. Алгоритмы можно использовать для изучения глобальных почвенных библиотек, находящихся в открытом доступе

По цифровым фотоснимкам авторы создали трехмерную модель (3D) распределения почвенных горизонтов мозаичного строения в пространстве. Методика апробировалась на освоенной дерново-подзолистой почве Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ имени М.В. Ломоносова «Чашниково». На одиннадцати срезах почвенного профиля, использовавшихся для получения модели, отображен участок площадью 30×45 см с расстоянием в 2,5 см между ними. Корректность цветопередачи фотоизображений проверяли с помощью портативного спектрофотометра. Цветопередача наилучших фотоснимков была скорректирована по методике внешнего стандарта. На основе полученных изображений создан пакетный файл обработки в программе SAGA GIS для получения трехмерного массива данных по цвету почв в системе CIE L*a*b*. В программе Voxler 4 по цветовым показателям была построена 3D-модель размером 45 см (X) × 30 см (Y) × 25 см (Z) и разрешением 0,5 см (X) × 0,5 см (Y) × 2,5 см. На основании анализа пространственного распределения цветовых показателей и применения алгоритма пороговых значений было проведено выделение горизонтов A1A2, A2, A2B. Запасы углерода, вычисленные для одного и того же объема почвы по 3D-модели, существенно, на 25%, меньше, чем запасы, рассчитанные по 2D-модели. Авторы полагают, что метод оптического картирования на основании цветовых показателей в системе CIE L*a*b* достаточно аккуратно воспроизводит естественную структуру границ почвенных горизонтов и может быть использован в дальнейших работах по моделированию и изучению профилей почв с мозаичным строением.