Введение к работе
Актуальность исследования. В условиях интенсивной антропогенной нагрузки важнейшим направлением экологических исследований является разработка экологически обоснованных норм и способов воздействия хозяйственной деятельности человека на живую природу, в том числе оптимизация питания растений с учетом назначения, возможностей и потребностей возделываемых культур. Такая сфера использования почв, как культивирование декоративных растений в плане изучения зависимости их состояния от уровня плодородия почвы и обеспеченности элементами питания, является мало исследованной. В то же время эти культуры, выполняющие важную экологическую роль, привлекают все большее внимание, как производственников, так и садоводов-любителей, которым приходится решать немало задач опытным путем, не имея достаточно обоснованных рекомендаций. Поэтому изучение влияния гуминовых удобрений на развитие и рост декоративных древесных растений с целью разработки экологически обоснованных способов оптимизации условий их произрастания весьма актуально.
Производители концентрированных гуминовых препаратов, подчеркивая их экологическую чистоту, рекомендуют использовать гуматы в целях повышения плодородия почв, урожайности культур, защиты от болезней, в том числе и для декоративных древесных культур, однако исследования, посвященные последним, практически не проводятся.
Декоративность древесных растений определяется совокупностью внешних признаков: размерами и формой кроны, строением и окраской листьев, величиной и окраской цветков и плодов, и зависит как от биологических особенностей вида, так и от внешних условий. Максимальную декоративность растения имеют в оптимальных для них условиях произрастания. Так, в любой природно-климатической зоне, и особенно на карбонатных почвах, древесные растения могут потерять свою декоративность из-за характерного заболевания хлороза. Причины хлороза растений различны. На черноземах наиболее частая причина – нехватка железа, реже – марганца, магния, цинка, меди или серы. Это объясняет актуальность исследования гуминовых удобрений, содержащих железо и микроэлементы, под древесные культуры. Обусловлена она тем, что существует необходимость экологического обоснования использования тех или иных видов гуминовых препаратов, их норм и способов использования для оптимизации условий произрастания декоративных растений.
Цель исследования – изучить влияние гуминовых препаратов на рост, развитие и декоративность древесных растений для экологического обоснования их применения.
Задачи исследования: 1. Изучить влияние гуминового препарата нового поколения – комплексонат-гумата и лигногумата, обогащенных микроэлементами, на динамику роста и развития саженцев декоративных растений – слива растопыренная сорта «Хиссеи» (Prunus cerasifera «Hessei») и яблоня пурпурная сорта «Роялти» (Мalus х рurpurea “Royalty”) в условиях открытого грунта и контейнерной культуры;
2. Исследовать особенности роста и развития сеянцев боярышника крупноколючкового (Crataegus macracantha Lodd.) при использовании биологически активных веществ – лигногумата и антитранспиранта – в условиях открытого грунта;
3. Оценить изменение содержания гумуса, подвижных форм азота, фосфора и биологическую активность чернозема обыкновенного карбонатного в посадках исследуемых декоративных культур при использовании гуминовых препаратов;
4. Сравнить разные способы использования гуминовых препаратов (внесение в почву и фолиарная обработка) по эффективности влияния на растения и экологическим последствиям воздействия на почву.
Научная новизна исследований. В работе впервые исследована возможность использования гуминовых препаратов с целью оптимизации условий роста и развития, а также улучшения декоративности древесных растений. Также впервые изучены возможность использования на карбонатном черноземе нового экологически чистого гуминового препарата – комплексонат-гумата, являющегося представителем гуминовых препаратов нового поколения (гуматов направленного действия), и совместное применение лигногумата с антитранспирантом. Доказано, что гуматы направленного действия, так же как и лигногумат, являются полностью адаптированными к почвенным процессам, происходящим в черноземе обыкновенном карбонатном.
Теоретическая значимость. Теоретически обоснована возможность регулирования процесса роста и развития древесных растений с помощью применения различных гуминовых препаратов, в том числе препарата нового поколения – комплексонат-гумата. Показано, что положительное воздействие гуминовых препаратов на плодородие чернозема обыкновенного карбонатного обусловлено, прежде всего, оптимизацией биологической активности почвы.
Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по применению экологически чистых гуминовых препаратов для оптимизации роста и развития декоративных растений.
Материалы исследований могут быть использованы природоохранными и научными организациями при проведении экологических исследований, а также садоводами, как профессионалами, так и любителями.
Полученные результаты используются при возделывании декоративных древесных растений в питомнике «Зеленкуст», при планировании и организации научных экспериментов аспирантов и студентов, а также в учебном процессе при чтении курсов: «Химия почв», «Экологические функции почв», «Гуминовые удобрения и стимуляторы роста растений», «Региональные проблемы земледелия», «Общее земледелие и растениеводство», «Экологические проблемы агрохимии», «Современные проблемы почвоведения» в Южном федеральном университете.
Настоящие исследования выполнены при поддержке Министерства образования и науки РФ (грант РН 5.5349.2011, ГК № 16.740.11.0054).
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Тема диссертационной работы соответствует паспорту специальности 03.02.08 – экология (биологические науки), так как изучение влияния экологически чистых гуминовых удобрений на рост и состояние декоративных древесных растений отвечает задачам прикладной экологии в части разработки принципов создания искусственных экосистем и управления их функционированием. А также в плане исследования влияния антропогенных факторов на экосистемы различных уровней с целью разработки экологически обоснованных норм воздействия хозяйственной деятельности человека на живую природу.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Гуминовые препараты, представляющие собой концентрированный раствор солей гуминовых кислот, являются по своей сути биостимуляторами. Они обуславливают повышение биологической активности почвы, увеличивают содержание подвижных форм азота и фосфора в максимально короткий промежуток времени, оптимизируя условия питания декоративных древесных растений.
2. Эффективность гуминового препарата нового поколения – комплексонат-гумата, полученного с применением технологии направленного воздействия, в сравнении с другими исследованными гуматами, оказалась более высокой при возделывании саженцев сливы «Хиссеи» как на черноземе обыкновенном карбонатном, так и в контейнерах на искусственном субстрате.
3. В контейнерных культурах наблюдается улучшение декоративного состояния саженцев яблони «Роялти», увеличение их диаметра штамба и высоты при совместном применении лигногумата калия (в субстрат) с антитранспирантом (по листу). При возделывании саженцев яблони в полевых условиях на черноземе обыкновенном карбонатном лигногумат калия дает достоверный положительный эффект без применения антитранспиранта.
4. Фолиарная обработка гуминовыми препаратами сеянцев декоративных растений (боярышник крупноколючковый (Crataegus macracantha Lodd.)), как и внесение препаратов в почву, не только стимулирует рост и развитие растений, но и улучшает результаты последующей окулировки.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и были опубликованы в трудах следующих конференций: студенческие научно-практические конференции ЮФУ «Недели науки» - 2008, 2009 гг.; на Международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов 2008 - 2011» в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова; IV Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр ЮНЦ РАН (г. Ростов-на-Дону, 2008); 6-ой и 7-ой всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь XXI века – будущее российской науки» - 2008-2009 гг.; V Всероссийском съезде Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008); 14-th International Meeting of the International Humic Substances Society (September 14-19, 2008, Moscow - Saint Petersburg); Международной конференции «Актуальные проблемы обеспечения продовольственной безопасности Юга России» (Ростов-на-Дону, 2011).
Личный вклад автора. Постановка цели и задач, планирование экспериментов проводилось при участии автора. Полевые, лабораторные исследования и анализ полученных результатов проведены лично автором.
Автор глубоко признателен за помощь в работе научному руководителю д.б.н., профессору О.С. Безугловой, заведующему кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов, д.б.н., профессору В.С. Крыщенко, старшему лаборанту кафедры В.С. Клименко и всем сотрудникам кафедры почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ, а также директору питомника декоративных растений «ЗеленКуст», к.с-х.н. А.А. Сыровому за предоставленную возможность проведения полевых экспериментов, консультации и помощь в работе.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, объемом 4,7 п.л., из них 5 – статей в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ. Личный вклад автора в публикации – 90%.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 177 страницах печатного текста. Состоит из введения, пяти глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы и 25 приложений. Содержит 42 таблицы, 3 фотографии и 34 рисунка. Список литературы включает 173 источника, из них 24 на иностранных языках.
