Содержание к диссертации
Введение ' 5
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ОЦЕНКИ И УПРАВЛЕНИЯ АГРОХИМИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ПОЧВ
1.1. Современные тенденции и причины изменения
агрохимических параметров почв 9
] .2. Современные подходы в управлении агрохимическими
свойствами почв и оптимизации минерального питания
растений 12
1.3. Проблемы терминологии и идентификации
данных агрохимического обследования почв 14
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
-
Объекты исследования 20
-
Методы исследований 25
-
Характеристика факторов почвообразования 27 ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ И ИЗМЕНЕНИЕ ИХ СВОЙСТВ
В ХОДЕ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
3.1. Характеристика почвенного покрова и его изменение в
современных условиях 40
-
Изменение гранулометрического, химического и минералогического состав почв под действием почвообразования 44
-
Характеристика гумусного состояния черноземных почв
и его изменение в ходе антропогенеза 56
ГЛАВА 4. ФОРМЫ ОСНОВНЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВАХ И ИХ РОЛЬ В ПОЧВООБРАЗОВАНИИ
4.1. Источники соединений азота и их трансформация в почвах 76
4.2. < Источники и формы почвенных фосфатов 84
4.3. Источники и формы калия 94
4.4. Роль подвижных питательных веществ в
почвообразовательных микропроцессах 108
ГЛАВА 5. ФАКТОРЫ АККУМУЛЯЦИИ И ТРАНСФОРМАЦИИ
ПОДВИЖНЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ 126
-
Влияние факторов почвообразования и почвепно-генетических свойств на содержание подвижных питательных веществ в почве 127
-
Закономерности пространственной вариации содержания подвижных питательных веществ в почве 152
-
Факторы сезонной динамики содержания подвижных питательных веществ в почве 167
-
Влияние антропогенных факторов на содержание подвижных питательных веществ в почве 195
ГЛАВА 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНЫХ
ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ 207
-
Статические модели СППВ 214
-
Динамические модели СППВ 219
-
Частные модели управления СППВ 223
-
Верификация моделей СППВ 228 ГЛАВА 7. ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ ПОАГРОХИМИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ К АНТРОПОГЕННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ 232
7.1. Оценка устойчивости почв к химическим воздействиям на
основе агрохимических параметров 239
7.2. Оценка экологического состояния почв 247
ГЛАВА 8 ОПТИМИЗАЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ 255
8.1. Критерии окультуренности почв и оптимальности
их агрохимических свойств 256
8.2. Условия эффективности применения метода
оптимизации минерального питания под яровую пшеницу 265
8.3. Оптимизация минерального питания растений на
основе прогноза содержания подвижных питательных
веществ в почве 276
ВЫВОДЫ 283
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 287
ЛИТЕРАТУРА 288
ПРИЛОЖЕНИЯ 330
Введение к работе
Содержание подвижных питательных веществ (СППВ) является одним из основных показателей эффективного плодородия почв. Для выявления и оперативной оценки изменения данных показателей осуществляется агрохимический мониторинг почв сельскохозяйственного назначения. Одним из достоинств практического использования агрохимических параметров (и СППВ в частности) является то, что они наиболее легко (оперативно) определяемы, регулируемы, информативны и отражают состояние почвенной системы в любой момент времени. Большинство проблем, связанных с эффективным использованием результатов агрохимического обследования территорий, обусловлено значительной вариабельностью СППВ во времени и пространстве. Отсутствие количественных параметров, характеризующих зависимость СППВ от естественных и антропогенных факторов, затрудняет целенаправленное регулирование почвенных процессов и продуктивности агроценозов. Необходимость математического моделирования накопления, трансформации и расходования подвижных питательных веществ в почве диктуется развитием геоинформациопных технологий и координатного земледелия (Рожков и др., 1996; Haneklaus, Shroeder, Schnug, 1998).
Гораздо реже СППВ используется в качестве индикатора, характеризующего направление и интенсивность почвообразовательного процесса, в частности в агрогепезе. Между тем, СППВ является пограничной формой в системе почва-растение-удобрение. Именно подвижные формы питательных веществ принимают непосредственное участие в биогеохимическом круговороте. Выявление факторов и степени их влияния на СППВ в почве позволяет понять режимы функционирования различных сторон почвенной системы, механизма ее саморегуляции и устойчивости в биосфере.
Цель и задачи исследовании. Целью работы является изучение пространственной и временной динамики содержания основных питательных веществ в почве, закономерностей их аккумуляции и трансформации под влиянием генетических и антропогенных факторов и разработка подходов к их использованию в прогнозировании и оценке плодородия, определении экологического состояния и устойчивости почв, оптимизации минерального питания растений.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Обобщить современные представления об источниках и формах азота, фосфора и калия в почвах Предалтайской почвенной провинции;
Установить роль подвижных питательных веществ в почвообразовательных микропроцессах и антропогенезе черноземных почв;
Оценить степень влияния естественных и антропогенных факторов в накоплении и трансформации подвижных питательных веществ в почвах и разработать прогнозные модели СППВ;
Определить степень влияния различных факторов на пространственную вариацию и сезонную динамику содержания подвижных питательных веществ (СППВ) в черноземах;
Разработать приемы оценки экологического состояния и устойчивости почв к антропогенным воздействиям на основе СППВ;
Разработать предложения по практическому применению прогнозных моделей в оптимизации минерального питания агроценозов и при мониторинге СППВ в почвах.
Научная новизна. Определены современные тенденции изменения содержания подвижных питательных веществ в пахотных почвах Предалтайской провинции: истощение источников минеральных форм азота, увеличение содержания подвижных фосфатов, снижение уровня обменного и особенно необменных форм калия. В работе предлагается разделение понятий агрохимического статуса и агрохимического состояния почв, основанное на дифференциации факторов и условий почвообразования. Установлены количественные показатели СППВ в почве в зависимости от условий вегетационного периода. Дано обоснование сроков агрохимического
7 обследования пахотных почв, наиболее точно отражающих плодородие почв в отношении СППВ. Разработан подход к оценке экологического состояния почв и ее устойчивости к антропогенным воздействиям по диапазону вегетационной динамики СППВ. На основе этого подхода дается обоснование необходимости поддержания бездефицитного баланса органического вещества в севообороте и оптимизации минерального питания растений с учетом сбалансированного соотношения питательных веществ. Для решения задач агрохимического мониторинга, управления почвенным плодородием и продуктивностью агроценозов предложены статические, динамические и частные модели управления СППВ в почве.
Защищаемые положения:
Содержание подвижных питательных веществ в почве обусловлено влиянием устойчивых факторов почвообразования и динамических условий почвообразования.
Агрохимический статус почв определяет диапазон вегетационной динамики СППВ. Чем шире диапазон сезонной вариации СППВ, тем устойчивее почва к антропогенному воздействию.
Расчет СППВ на основе предложенных прогнозных моделей с учетом текущей нитрификации позволяет оценить агрохимическое состояние почв и нуждаемость растений в удобрениях.
Практическая значимость. Полученные статические модели СППВ в почве могут быть использованы в агрохимическом мониторинге почв и прогнозировании изменений их агрохимического статуса в зависимости от системы земледелия (типов севооборотов, системы удобрений). При оптимизации минерального питания растений агрохимическое обследование перед посевом можно заменить прогнозом СППВ. Использование моделей СППВ для оценки агрохимического состояния позволяет снизить материальные затраты и увеличить срок между турами агрохимического обследования почв. Установленные закономерности пространственной вариации и сезонной динамики СППВ позволяют обосновать оптимальные сроки агрохимического обследования почв.
Определение диапазона вегетационной динамики СППВ в различных почвах
8 рекомендуется использовать для обоснования допустимой антропогенной нагрузки.
Материалы исследований ' использованы в преподавании курсов «Почвоведение» и «Методы почвенно-агрохимических исследований» в
Алтайском государственном аграрном университете.
Автор выражает глубокую признательность своему учителю и наставнику, заслуженному деятелю науки РФ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Лидии Макаровне Бурлаковой - за консультации, советы и постоянную поддержку при работе над диссертацией, а также коллегам по совместной научно-исследовательской деятельности д.с.-х.н., профессору О.И. Антоновой, д.с.-х.н., профессору Г.Г. Морковкину, д.б.н., профессору И.Т, Трофимову, д.б.н., профессору В.А. Рассыпнову, к.с.-х.н,, доценту А.И. Хурчаковой, к.с.-х.н., доценту Л.Б. Нестеровой, к.с.-х.н., профессору А.П. Дробышеву, к.с.-х.н. Е.В. Райхерту, к.с.-х.н. Е.В. Кононцевой, В.Ф. Быстрову, Е.М. Совриковой, В.А. Филатову.
