4.2.1. Бонитировка почв на основе информационно-логического метода

Во всех методиках бонитировки почв используются свойства почв, коррелирующие с урожайностью сельскохозяйственных культур. Для выполнения этого правила необходимы массовые статистические данные об урожайности сельскохозяйственных культур на конкретных почвах и показатели свойств почв с мест учета урожая. В связи с тем, что в статистической отчетности таких данных нет, то в большинстве применяемых в России методиках оценка плодородия почв и выбор оценочных свойств почв осуществляется интуитивно. При отсутствии данных о зависимости величин урожайности сельскохозяйственных культур от разных значений свойств почв роль оценочных свойств признавалась равноценной, и поэтому балл бонитета почвы рассчитывался как средняя величина из балльных оценок оценочных свойств.

На самом деле, влияние свойств почв на урожай неравноценное и не всегда прямолинейное. Это выявлено экспериментально во многих исследованиях. Поэтому наиболее объективной будет бонитировка почв, которая проводится на основе обработки массовых многолетних сопряженных данных урожайности сельскохозяйственных культур и свойств почв. Такую информацию можно получить организацией прямых учетов урожая на производственных посевах или в специально поставленных опытах. На основе такой информации В.В.Топтыгин и П.И.Крупкин обнаружили, что наиболее информационными для урожайности пшеницы являются следующие свойства: содержание в пахотном горизонте гумуса (Г) и физической глины (ФГ – частицы почвы менее 0,01 мм), рН, а также мощность гумусового горизонта (М). От этих свойств урожайность зерновых культур зависит в наибольшей степени, поэтому плодородие почв необходимо оценивать по этим показателям.

Кроме того, было установлено, что величина урожая зависит от указанных свойств в разной степени. Если расположить свойства в порядке убывания их влияния на величину урожайности, то они составят для черноземов, пойменных и луговых почв такой ряд: Г, М, рН, ФГ, а для дерново-подзолистых, серых лесных и дерново-карбонатных почв: Г, рН, ФГ, М. Поэтому баллы бонитета необходимо считать с учетом указанных особенностей зависимости урожайности с.-х. культур от свойств почв. Наилучшим образом эти зависимости, статистические по своей природе, описываются методом математической статистики. В исследованиях В.В.Топтыгина и П.И.Крупкина применен информационно-логический анализ, основанный на теории информации и многозначной логики. Получены следующие уравнения (математические модели урожайности):

(1) У=Г¤(М¤(ФГ¤рН)) – для черноземов, пойменных и луговых почв;

(2) У=Г¤(рН¤(ФГ¤М)) – для дерново-подзолистых, серых лесных и дерновых почв,

где У – расчетная урожайность или балл бонитета, ¤ – функция нелинейного логического произведения.

Подставляя в эти формулы вместо значений свойств почв соответствующие им баллы (табл. 1), полученные в свою очередь на основе вышеуказанной математической обработки, рассчитываем баллы бонитета почв. Например, необходимо рассчитать балл бонитета чернозема со следующими значениями оценочных свойств почв: Г=7%, М=40 см, ФГ=42%, рН=6,6.

В соответствии с данными таблицы 1, частные баллы оценки плодородия этих свойств следующие: Г=80, М=75, ФГ=98, рН=100.

Тогда балл бонитета вычисляется по формуле (1) как среднеарифметическое из слагаемых каждой скобки, начиная с последней и последовательно передвигаясь к началу формулы (расчет при наличии вложенных скобок): (100+98):2=99, (99+75):2=87, (87+80):2=83,5.

Таблица 1 – Оценочные шкалы свойств почв Красноярского края (Крупкин, Топтыгин, 1997)

Окончательный результат округляется до целых чисел – 84 балла. При таком способе вычислений на конечный результат в большей степени будут влиять значения аргументов, стоящих ближе к началу формулы. Иначе говоря, учитывается различное влияние на плодородие разных свойств почв, а также их оптимальные значения и криволинейный характер зависимости уровня плодородия от значений оценочных свойств почв (сравните изменения баллов в зависимости от значений свойств почв в табл. 1).

Расчет балла для земельного участка, на котором несколько почв, производится по формуле средневзвешенного.

Для перевода в баллы тех значений свойств почв, которые не даны в табл. 1 рассчитывается цена деления диапазона бальной оценки искомого свойства. Например, необходимо оценить содержание гумуса 4,7%. Эта величина находится между 4,5 и 5,0%. Бальная оценка этого диапазона 53-46=7 баллов. Чтобы узнать бальную оценку 0,1% гумуса, делим 7 баллов на 0,5% гумуса. Тогда получаем, что 1,4 балла приходится на 0,1% гумуса. Отсюда бонитировочный балл содержания гумуса 4,7% равен 46 баллов (для 4,5% гумуса) плюс 1,4х2=2,8 балла (они приходятся на 0,2% гумуса), в сумме получаем 48,8 балла. Расчет цены деления бальной оценки свойств почв необходимо делать именно для определенного диапазона свойств в связи с неравномерностью шкал.

Таблица 2 – Оценка уровня плодородия почв

Бальная оценка почв дает относительную оценку уровня плодородия. Если в оценочной шкале свойств почв, обеспечивающие наилучшие условия для роста растений, принимались за 100 баллов, то бальная оценка свойств почв и в целом балл бонитета почв показывает уровень плодородия данной почвы в процентах от уровня плодородия самой плодородной почвы. Оценка уровня плодородия производится по данным таблицы 2.

Таблица 3 – Бонитировка почв хозяйства

Результаты бонитировки почв, выполненные по информационно-логическому методу, оформляются в виде таблицы 3.