Введение к работе
Актуальность. При многолетнем использовании удобрений особую актуальность приобретает проблема изучения закономерностей количественных и качественных изменений плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур под влиянием внесения удобрений. Особую значимость в настоящее время приобретает изучение влияния азотных удобрений на почву и растения в связи с загрязнением природной среды нитратами. Поэтому важно регулировать процессы накопления нитратов в почве. Для получения планируемого урожая высококачественной продукции необходимо обеспечить оптимальный режим азотного питания сельскохозяйственных растений.
Охрана окружающей среды от химического загрязнения - одна из важнейших социальных и экономических задач. На современном этапе существует потенциальная опасность загрязнения почвы тяжелыми металлами. Это требует глубоких исследований в системе почва — удобрение — растение. В современном мире ежегодно на каждого человека в среднем приходится до 5 тонн органических и минеральных отбросов и отходов, что составляет в целом для планеты величину порядка 20*109 т. Эти вещества загрязняют почвенный покров, воды и воздух, причем, из водной и воздушной среды прямыми и косвенными путями попадают в почву (Д.С. Орлов и др., 1991).
Промышленные предприятия ЦЧР ежегодно выбрасывают в атмосферный воздух около одного миллиона тонн твердых веществ. Наибольшая доля загрязнителей поступает от автотранспорта. В процессе осаждения твердых частиц из воздуха отмечается накопление в почве токсичных веществ. В почве накапливаются соединения ртути, никеля, свинца, вольфрама, мышьяка, кадмия, сурьмы, хрома и других элементов. (Черников В.А. и др., 2000) Для современного техногенного загрязнения характерен, в основном, полиэлементный состав загрязнителей, поэтому важно знать влияние нескольких загрязнителей на продуктивность растений и на их биологическую подвижность. В условиях загрязнения почв тяжелыми металлами разработка научно обоснованных приемов детоксикации почв необходима для ведения сельскохозяйственного производства с целью получения экологически безопасной продукции для животных и человека. Только в Белгородской области площадь пашни, загрязненная кадмием, на 1.11.1997 г. составляла 8.0 тыс. га, а на 1.01.2008г. - 18,7 тыс.га (Авраменко, 2008). В связи с этим изучение приемов детоксикации почв для получения экологически безопасной продукции в настоящее время является одной из актуальных проблем. При интенсификации сельскохозяйственного производства происходит обострение взаимоотношений общества и природы, в связи с этим происходят и негативные изменения в агроэкосистемах. Поэтому необходимо проводить эколого-агрохимический мониторинг почв и продукции в условиях региона.
Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлось изучение закономерностей изменения основных агрохимических показателей плодородия почв пашни Белгородской области и урожайности основных сельскохозяйственных культур под влиянием минеральных и органических удобрений за период с 1964 по 2004г.г., влияния азотного режима почв и соотношения питательных веществ на урожайность и качество зерна озимой пшеницы и корнеплодов сахарной свеклы, доз минеральных удобрений под озимые пшеницу, рожь и тритикале в зависимости от предшественников, экологических и агрохимических особенностей применения средств химизации на почвах, загрязненных тяжелыми металлами.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Установить закономерности изменения основных агрохимических показателей плодородия почв пашни в целом по Белгородской области за 40 лет.
-
Определить оптимальный уровень содержания минерального азота в почве на посевах озимой пшеницы и сахарной свеклы и установить зависимость между содержанием минерального азота в почве, растениях и урожайностью, качеством зерна озимой пшеницы и корнеплодов сахарной свеклы.
-
Изучить влияние предшественников и удобрений на урожайность и качество зерна озимых зерновых.
-
Обосновать экологические и агрохимические особенности применения средств химизации под овощные культуры на загрязненных тяжелыми металлами почвах.
-
Провести наблюдения за содержанием тяжелых металлов на стационарных участках черноземных почв и их поступлением в растениеводческую продукцию.
-
Определить энергетическую и экономическую эффективность применения средств химизации.
Научная новизна работы. В работе впервые на комплексной основе сделан анализ изменения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур за сорокалетний период в целом по Белгородской области и составлен прогноз их динамики на ближайшую перспективу. Установлена зависимость между содержанием минерального азота в почве, азота в растениях и урожайностью и качеством зерна озимой пшеницы и корнеплодов сахарной свеклы. Впервые проведена оценка продуктивности озимых зерновых культур в зависимости от предшественников и доз минеральных удобрений. Впервые в ЦЧР проведены исследования о влиянии тяжелых металлов на урожайность и качество овощных культур и предложены приемы детоксикации черноземных почв, загрязненных тяжелыми металлами. Установлена зависимость содержания валовых форм тяжелых металлов в почве от содержания в ней гумуса. Установлена подвижность цинка, меди, свинца и кадмия на черноземных почвах.
Практическая значимость. Установлена корреляционная зависимость между запасами минерального азота в почве и урожайностью озимой пшеницы и сахарной свеклы, что позволит прогнозировать урожайность этих культур по фазам развития и регулировать уровень азотного питания в процессе вегетации сельскохозяйственных культур. Рассчитаны коэффициенты использования питательных веществ из почвы и удобрений, которые могут быть использованы при расчете доз минеральных удобрений в условиях ЦЧР. Разработаны приемы снижения поступления тяжелых металлов в растениеводческую продукцию при возделывании их на загрязненных почвах.
Основные положения, выносимые на защиту.
В результате исследований на защиту выносятся следующие положения:
динамика плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур, как основа их прогнозирования и управления на ближайшую перспективу;
управление урожайностью и качеством озимой пшеницы и сахарной свеклы путем изменения азотного режима почв;
количественная оценка сельскохозяйственных культур, как предшественника, для озимых зерновых при разных дозах минеральных удобрений;
закономерности поступления тяжелых металлов в растения и пути получения экологически безопасной продукции на техногенно загрязненных почвах;
уровень содержания тяжелых металлов на черноземных почвах и накопление их в растениеводческой продукции;
энергетическая и экономическая оценка эффективности средств химизации.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались автором на научно-практической конференции, посвященной 150-летию со дня рождения В.В. Докучаева (г. Воронеж, 1996 г.), на международных научно-производственных конференциях (г. Белгород, 1997 г., 2003-2006 гг., 2008-2010 гг.; Ставрополь, 2005 г.,), на Всероссийской научно- практической конференции (Белгород, 2001 г.), на научной конференции «Агроэкологические проблемы в сельском хозяйстве» (Воронеж, 2005 г.), пропагандировались автором на занятиях с агрономами хозяйств на курсах ФПК, на областных и районных семинарах.
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 48 печатных работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК 10.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 289 страницах машинописного текста и состоит из семи глав, выводов и предложений производству, списка литературы. Список литературы включает 371 наименование, в том числе 32 зарубежных авторов.
