Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема получения относительно высоких и одновременно стабильных урожаев сельскохозяйственных культур неразрывно связана с вопросами устойчивости почв к неблагоприятным воздействиям Об актуальности и необходимости проведения исследований в данном направлении свидетельствуют данные РАСХН, согласно которым устойчивость отечественной агросферы в 3,5 раза ниже, чем в развитых странах (Глобальные изменения ., 2004). Вопросам устойчивости почв посвящено ряд научных работ, рассматривающих проблему в эволюционном аспекте. Однако в науке недостаточно сведений о роли удобрений и других агротехнических приемов на формирование устойчивости почв и сельскохозяйственных растений Исследования подобного плана практически не проводились на серых лесных почвах.
В центральном округе Российской Федерации более половины пахотных почв имеют кислую реакцию среды (например, в Рязанской области таких почв около 67%), причем их подкисление продолжается. В Рязанской области, как и в некоторых других областях Нечерноземной зоны, свыше 30% пахотных почв имеют низкую обеспеченность обменным калием, почвы характеризуются в основном средней обеспеченностью подвижным фосфором При средних дозах минеральных (20-30 кг/га) и органических (0,5-1,0 т/га) удобрений пищевой режим продолжает ухудшаться Следовательно, в целом почвенные условия неблагоприятны для формирования устойчивой урожайности сельскохозяйственных культур, так как усиливается зависимость продукционного процесса от погодных условий, в частности проявлений засухи В верхних слоях почва подвержена аккумуляции тяжелыми металлами Сокращение применения удобрений приводит к ухудшению питания сельскохозяйственных растений, неблагоприятное воздействие сказывается не только в снижении их продуктивности, но и в истощении почвенных ресурсов В то же время удобрения оказывают сильное воздействие на все компоненты структурной организации почвенной системы, в том числе и на минералы почвы, являющиеся основным источником элементов питания. В связи с этим применяемые системы удобрения должны не только обеспечивать улучшение питания сельскохозяйственных культур, но и способствовать сохранению естественного плодородия, а в ряде случаев улучшать его. Устойчивое функционирование почвы, ее буферная способность предопределяют долгосрочное обеспечение растений элементами питания, препятствует их истощению. Все сказанное определяет актуальность темы исследования
Цель и задачи исследований. Цель работы состоит в изучении, оценке и агроэкологическом научно-практическом обосновании устойчивости серых лесных почв к неблагоприятным воздействиям и повышения урожайности
сельскохозяйственных культур в условиях южной части Нечерноземной зоны России. Достижение цели осуществлялось путем решения задач-
1. Изучить динамику основных параметров погодных условий весеннего периода
Установить роль удобрений в формировании устойчивости продукционного процесса сельскохозяйственных культур в условиях проявления засухи
Определить устойчивость серой лесной почвы к таким неблагоприятным факторам, как подкисление, загрязнение тяжелыми металлами (цинком, медью, кадмием и свинцом)
Оценить калийный и фосфатный режим серой лесной почвы и выявить эффект последействия минеральной, органоминеральнои и органической систем удобрений
Определить минералогический состав тонкодисперсных фракций (< 1 мкм, 1-5 мкм и 5 -10 мкм) серой лесной почвы и его изменение при применении удобрений
6 Сравнить агрохимические и физико-химические свойства серой
лесной почвы под пашней, лугом и лесом и обосновать роль экосистемных
мероприятий в формировании устойчивости к подкислению, загрязнению
тяжелыми металлами
7 Установить оптимальный физико-химический блок модели
плодородия серой лесной почвы, характеризующий устойчивость почвы
8 Провести энергетическую и агроэкологическую оценку применения
удобрений
Научная новизна. На базе многолетних стационарных опытов с
минеральными удобрениями и комплексным окультуриванием серой лесной
почвы, сравнительного анализа почв под разными угодьями изучены
компоненты устойчивости почвы, сельскохозяйственных растений к
неблагоприятным факторам - засухе, загрязнению, подкислению, потере
калия и фосфора Приведено практическое и теоретическое обоснование
устойчивости почвы, параметризированной физико-химической
буферностью к калию, фосфору, цинку, меди, кадмию и свинцу и подкислению
Для улучшения фосфатного режима серой лесной тяжелосуглинистой почвы установлены дозы фосфорных и калийных удобрений с учетом адсорбционных явлений в зависимости от степени обеспеченности подвижным фосфором, обменным калием, содержания равновесного фосфора и легкоподвижного калия
Впервые проведен дробный минералогический анализ функционирующих фракций (ила, тонкой и средней пыли) в серой лесной почве опытных полей с разными системами удобрений Установлено стабилизирующее значение плодородия серой лесной почвы для почвенных
микроорганизмов Показана роль азотных, фосфорных, калийных и органических удобрений для устойчивого продукционного процесса сельскохозяйственных культур в засушливых условиях
Разработана модель физико-химического блока плодородия серой лесной тяжелосуглинистой почвы для оценки ее устойчивости к подкислению, загрязнению, потере калия и фосфора
Практическая значимость работы. В дополнение к имеющимся показателям плодородия предложены физико-химические критерии устойчивости серой лесной почвы, для агрохимической оценки используемых систем удобрений
В условиях серой лесной тяжелосуглинистой почвы предложены дозы фосфорных и калийных удобрений для улучшения фосфатного и калийного режимов.
В системе комплексного мониторинга почвенного покрова для предупреждения деградационных процессов рекомендовано определять качественный состав гумуса, валовой химический и минералогический составы почвы
Обоснована необходимость создания в некоторых случаях в системе агроландшафта луговых и лесных экосистем
Защищаемые положения;
1 Характер изменения гидротермических условий и оценка
устойчивости продукционного процесса сельскохозяйственных растений
Влияние минеральных и органических удобрений, применяемых в отдельности и совместно, на показатели буферности и микробиологическую активность, характеризующие устойчивость почвы
Дозы фосфорных и калийных удобрений с учетом адсорбции фосфора и калия
4. Физико-химический блок модели плодородия, характеризующий
устойчивость серой лесной тяжелосуглинистой почвы
5. Химико-минералогический мониторинг состояния почвы под
влиянием антропогенного воздействия для раннего выявления и
предупреждения ее деградации
Апробация работы. Результаты исследований доложены на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Рязанской государственной сельскохозяйственной академии им профессора ПА Костычева с 1997 по 2005 годы, на научных конференциях Нижегородской СХА (2001 г ), Рязанского ГПУ в 2001 г, III (2000 г ) и IV (2004 г ) съездах почвоведов, НИИСХ ЦРНЗ (2006 г ), Санкт-Петербургского ГУ (2007 г )
Публикации. Опубликовано 52 работы, в том числе 25 статей в изданиях по списку ВАК, две монографии
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций производству Работа изложена на 277 страницах
печатного текста, содержит 87 таблицы, 89 рисунков, 59 приложений Список литературных источников включает 338 наименований, из них 42 -зарубежных авторов
Похожие диссертации на Агрохимический фактор устойчивости серой лесной почвы и сельскохозяйственных растений к неблагоприятным воздействиям среды в южной части Нечерноземной зоны России
