Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса 9
1.1. Агроэкосистемы, их изменчивость и устойчивость 9
1.2. Представления об агроландшафте, его состоянии и оптимизации 25
1.3. Общая характеристика опольских ландшафтов 31
1.4. Экологические условия Брянского ополья 33
1.5. Антропогенное воздействие на природу ополий 39
2. Условия, объекты, методология и методы исследований 43
3. Аграрные воздействия на экосистему и их последствия 48
3.1. Экосистемные аграрные воздействия 48
3.2. Химические аграрные воздействия на агроэкосистему 56
3.3. Изменения агрохимических свойств пахотных почв 61
3.4. Содержание микроэлементов и поллютантов в почвах агроэкосистемы 67
4. Эколого-экономическая оценка агросистемы 76
5. Оптимизация агроландшафта и экологическая культура 90
Выводы 103
Предложения производству 104
Список литературы 106
Приложения 123
- Агроэкосистемы, их изменчивость и устойчивость
- Экологические условия Брянского ополья
- Экосистемные аграрные воздействия
- Изменения агрохимических свойств пахотных почв
Агроэкосистемы, их изменчивость и устойчивость
Экосистема - совокупность живых организмов в неорганической среде их обитания, занимающих определённое пространство и способных к саморегуляции. Абиотические компоненты экосистемы представлены почвой, растительным опадом, остатками микроорганизмов и мезофауны. Биотическая часть экосистемы состоит из первичных продуцентов - автотрофов и консу-ментов - гетеротрофов, которые разлагают растительные и животные остатки до уровня исходных неорганических веществ, выполняя одновременно роль вторичных продуцентов (Агроэкология, 2000).
Выделяют микроэкосистемы, например ствол гниющего дерева, мезоэкоси-стемы (лес, пруд и т. п.), макроэкосистемы (океан, континент и т. п.). Глобальная экосистема одна - биосфера (Реймерс, 1990). Все экосистемы различаются структурами пространственно-временного разнообразия, потоками энергии, трофическими цепями, биогеохимическими круговоротами элементов и веществ, развитием, эволюцией и управлением (Одум, 1974).
В отечественной научной литературе широко применяют термины «биоценоз», «биогеоценоз», «биопедоценоз» и другие, а в зарубежной преобладают «экологическая система» или «экосистема». В 60-70-х годах на научно-методических и программных совещаниях ЮНЕСКО, и научных Союзов, объединяемых ИКСЮ, было рекомендовано применять единый термин - экологическая система или экосистема (Ковда и др., 1991). Однако в России параллельно с концепцией экосистем с 1942 г. продолжает развиваться учение о биогеоценозах (Сукачев, 1947) и с 1979 г. - о биопедоценозах (Муха, 1979).
В. Н. Сукачев определил биогеоценоз как совокупность однородных природных элементов на определённом участке поверхности Земли. По Н.Ф. Реймерсу (1990) биогеоценоз - эволюционно сложившаяся, относительно пространственно ограниченная, внутренне однородная природная система функционально взаимосвязанных живых организмов и окружающей их абиотической среды, характеризующаяся определённым энергетическим состоянием, типом и скоростью обмена веществом и информацией. Он отмечал, что понятия «экосистема» и «биогеоценоз» - синонимы.
Существует мнение (Агроэкология..., 2000), что под определение биогеоценоза экосистемы не подпадают, так как им не свойственны некоторые признаки этого определения, например, территориальная ограниченность. Экосистема, напротив, может включать несколько биогеоценозов, т. е. понятие «экосистема» шире, чем понятие «биогеоценоз». Любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякую экосистему можно считать биогеоценозом, сугубо наземным образованием, имеющим чёткие границы.
Биопедоценоз - это элемент территории, однородный в геоморфологическом и гидротермическом отношениях, единый по характеру почвенного покрова и естественной растительности (фитоценоз) с присущими им организмами и режимами в пределах почвенного и растительного покровов (Плодородие..., 1995).
К антропогенным факторам, оказывающим воздействие на экосистемы, биогеоценозы и биопедоценозы относят сельское хозяйство, освоение земель, вырубку лесов, горнодобывающую и перерабатывающую промышленность, производство энергии, транспорт, строительство и др. В результате различных антропогенных воздействий в этих природных системах происходят изменения элементов, пищевых цепей, круговорота веществ и потоков энергии. Они приобретают определённые особенности, свойственные конкретным типам хозяйственной деятельности. При аграрных антропогенных воздействиях экосистема трансформируется в агроэкосистему, биогеоценоз - в агробиогеоценоз, биопедоценоз - в агропедоценоз, т. е. в эколого-экономические системы соответствующего уровня. В процессе длительной эволюции естественные системы приобрели способность к саморегуляции и самовосстановлению. При их трансформации в агроэкосистемы вещественно-энергетические и информационные связи, в том числе и в агроландшафте, значительно изменяются. Если такие изменения выходят за рамки допустимых пределов, то экосистемы и ландшафты теряют способность к самовоспроизводству основных компонентов и в итоге быстро деградируют. Природные системы обладают рядом свойств, определяющих их отношение к внешним воздействиям. Одними из них и очень важными для эффективного функционирования агрогенных аналогов являются изменчивость и устойчивость (Уиттекер, 1980).
Изменчивость - способность экосистемы переходить из одного состояния в другое под влиянием внешних сил или факторов саморазвития.
Устойчивость - способность к самосохранению и саморегулированию в пределах, не превышающих определённых критических величин (допустимых пределов изменений). Эта научная категория имеет основополагающее значение для оценки систем земледелия и практических мер по управлению агроэкосистемой.
Основой комплексной характеристики и системной оценки ландшафтной неоднородности и изменчивости в процессе сельскохозяйственного использования служат материалы количественного и качественного анализа состояния агроэкосистем. Параметрами их устойчивости являются функции, режимы и свойства почвы; структура, организация и продуктивность агрогеоценозов; интенсивность и сбалансированность биогеохимических круговоротов и т. п. (Агроэкология, 2000).
Обсуждая в научной литературе различные аспекты устойчивости экосистем, исследователи в той или иной форме обращаются к вопросу о роли почв в этом процессе. Именно устойчивость биогеоценотических функций почв и почвенного покрова рассматривают как основное условие устойчивости биогеоценозов и биосферы в целом (Смагин, 1994). Различные исследователи при анализе возможностей восстановления нарушенных экосистем обращают внимание на тот факт, что даже при очень сильных нарушениях экосистем сохраняется возможность их восстановления, если сохранился почвенный покров (Васильевская, 1998). Поэтому в современных экологических условиях почву нужно рассматривать не столько как результат почвообразовательного процесса, а как полифункциональную энергетически открытую самоорганизующуюся природную систему, обеспечивающую устойчивый циклический характер воспроизводства жизни на планете.
Характеристика многочисленных экологических функций почв дана в работах В.А. Ковды (1973, 1974, 1978); Б.Г. Розанова (1988); Г.В. Добровольского, Е.Д. Никитина (1986) и многих других (Структурно..., 1999) учёных. Прямым доказательством важности и устойчивости эколого-биосферных функций почв служат следующие факты (Добровольский, 1998):
биомасса суши, создающаяся системой почвы - растения - животные, составляет 99,8 % всей биомассы Земли, хотя площадь продуктивных почв в несколько раз меньше площади гидросферы (океана);
видовое разнообразие растений на суше составляет 92 %, а животных -93 % всего разнообразия жизни на Земле. В мире микроорганизмов именно почва является основной средой их обитания и видового разнообразия. Количество микроорганизмов в 1 г почвы достигает миллиардов;
биопродуктивность суши, т. е. почв, во много раз выше продуктивности океана. Отсюда следует вывод: именно тончайший почвенный покров на поверхности Земли явился той пленкой сгущения жизни по В.И. Вернадскому, которая обеспечивает её разнообразие и эволюцию. По всем палеонтологическим и историко-геологическим данным резкое возрастание скорости эволюции и разнообразия жизни на Земле связано с выходом живых существ из океана на сушу и образованием «настоящих» почв. Это время относится, как известно, к девону-карбону, т. е. 350-400 млн. лет назад. Жизнь выбрала для себя наиболее надежную, т. е. наиболее благоприятную и устойчивую сферу обитания - педосферу, что является доказательством неотъемлемости почвы как компонента наземных экосистем и необходимости учёта её функций при определении их устойчивости.
Экологические условия Брянского ополья
Брянское ополье расположено на высоком правом берегу Десны с абсолютными отметками 180 - 260 метров (Богуславский, 1958; Мильков, 1964). Его границы проходят следующим образом: западная - по рекам У гость и Стол-бянка, северная и северо-восточная - по Десне, южная (нечёткая) - примерно по широте деревни Бекшеево (Румницкий, Фрейберг, 1910).
Геологическое строение рассматриваемого региона следующее. Он находится на северо-западной окраине Воронежского кристаллического массива докембрийского времени, возраст которого более 570 млн. лет. Породы докембрия представлены в основном гранитами, гнейсо-гранитами, слюдистыми сланцами. На них располагается более молодой платформенный чехол осадочных горных пород, который в связи с неровностями кристаллического фундамента, имеет мощность 400-800 м (Миллер, 1965). Наиболее распространёнными коренными породами являются толщи мела и трепела туронского яруса меловой системы (Антыков, 1958).
Верхняя часть осадочных горных пород, лежащая непосредственно под почвенным покровом, состоит из отложений четвертичного периода кайно 34 зойской эры. Среди них в Брянском ополье наиболее распространён лёссовидный суглинок, который, по мнению Ф.Н. Милькова (1964), приближается к типичному лёссу: палевого цвета, рыхлого сложения, неслоистый, карбонатный, при обваливании даёт вертикальные стенки. Мощность его толщи около 6 м. Высокую пористость лёссовидного суглинка связывают с былым распространением корневых систем трав и палеоперемешиванием червями и другими представителями почвенной фауны. В регионе встречаются островки типичного лёсса, приуроченные обычно к возвышениям более 200 метров и подстилаемые лёссовидным суглинком. Названные четвертичные отложения являются материнскими породами основных почв Брянского ополья (Тюрюканов, Быстрицкая, 1971).
Лёссовидный суглинок Брянского ополья характеризуется следующими свойствами: гигроскопическая влажность - 1,4 %; предел текучести (в процентах влажности) - верхний - 28,3, нюкний - 18,6; плотность - 1,7 г/см3; плотность твёрдой фазы - 2,7; пористость - 40-50 %; скорость размокания - 75 секунд, благодаря которым эта порода обладают хорошей водопроницаемостью и аэрацией. От небольшой влажности она быстро переходит в пластичное и текучее состояние, теряя связность, что обусловливает лёгкость её размыва на склонах (Бастра-ков, 1986), неравномерную деформацию и значительную просадку. В гранулометрическом составе этой почвообразующей породы более 60 % составляет фракция крупной пыли 0,05-0,01 мм (Антыков, 1958).
По данным А.Я. Антыкова (1958) химический состав лёссовидного суглинка варьирует в следующих пределах: Si02- 67 - 86; А1203 (часто в сумме с Р205) -3-11; Fe203 - 1 - 5; К20 и Na20 - 0,9 - 2,4; иногда S03 - около 0,1 %, рНксі - 5,9 - 7,6. Характерной и важной особенностью этой почвообразующей породы является карбонатность: СаО - 1 - 11, MgO - 0,6 - 1,7 %. Известь встречается в виде рассеянной пыли, «лжегрибницы», твёрдых образований разнообразной формы и размера. Химический состав воды рек и колодцев в регионе гидрокарбонатно-кальциевый, минерализация около 0,3 мг/л (Волкова и др., 1989).
По геохимической классификации А.И. Перельмана (1975), в основу которой положены особенности водной миграции элементов в гумусовом горизонте почв, ополье представляет собой ландшафт карбонатного (кальциевого) класса.
Поверхность Брянского ополья представляет собой возвышенную слегка волнистую равнину со слабым уклоном на юго-запад в сторону реки Судо-сти. Приречная полоса правобережья Десны, особенно ниже Брянска, значительно расчленена овражно-балочной сетью, однако по мере удаления в сторону водораздела рельеф выравнивается и переходит в плато. Густая овражно-балочная сеть способствует интенсивной эрозии, которая является одним из основных рельефообразующих факторов. Интенсификация эрозионных процессов обусловлена антропогенным воздействием на ополь-ский ландшафт (Докучаев, 1892; Афанасьев, 1916).
Почвенно-грунтовые воды, просачиваясь сквозь рыхлые лёссовые породы, обусловливают их просадку. Они же разрушают карбонатные подстилающие породы и ежегодно вьшосят в растворенном виде только с территории Брянской области до 300 тысяч кубических метров карбонатов. Эти геологические процессы формируют такие особенности рельефа, как наличие множества современных карстовых и суффозионно-просадочных форм (колодцы, западины, воронки, котловины, карры). Под землёй при этом образуются шахты и пещеры. Особенно часто встречаются западины, представляющие собой четко ограниченные провальные круги, одиночные или несколько соединенных собой, диаметром 15 м и более, глубиной 0,5 - 2,5 м. Их суммарная площадь в землепользовании только Брянской области достигает более 127 тыс. гектаров.
В связи с быстро увеличивающейся откачкой подземных вод для хозяйственных нужд активность карстово-суффозионных процессов возрастает. Если антропогенный фактор карстования в начале 80-х годов составлял 5 - 7 % от естественного, то теперь, при современных темпах развития хозяйственной деятельности он может достичь 15 - 20 %. В ополье на полях неглубокие (0,5 -1,0 м) западины занимают половину площади и выполняют буферную роль при колебаниях увлажнения. На долю более глубоких (1,5 - 2,5 м), переувлажнённых западин разных размеров приходится от 2 до 20 % пашни (Шандыбин и др., 1979; Волкова и др., 1980; Роговой, 1980; Гвоздецкий, 1981; Шевченков и др., 1982; Шевченко-ва, 1983; Просянников, 1986; Данилов, 1987; Просянников и др., 1989).
Ещё М.Г. Румницкий, И.К. Фрейберг (1910) отмечали, что плато Брянского ополья очень напоминает степную местность, но с большим количеством западин, которые часто заболочены, а в отдельные годы заполнены водой. Они являются местом скопления и застоя поверхностных вод, что обусловливает оглеение почв и вымокание озимых и трав. Большая часть их летом высыхает и вполне пригодна для яровых посевов. Однако наличие таких западин создаёт пёстрополье.
Наиболее глубокие, около 3 м, западины представляют собой мелкие озерца или болота, часто закустаренные. Распашка их невозможна, что затрудняет машинную обработку полей. На склонах грив к западинам отчётливо выражен смыв пахотного горизонта почвы, а в западинах происходит отложение смытого материала. Внешне происходит нивелировка исходного западинно-гривистого рельефа. Однако А.Н. Тюрюканов, Т.Н. Быстрицкая (1971) отмечают, что значение этого процесса более важное, так как ведёт к изменению гидрологического режима территории всего ополья и формированию новых типов почв.
Климат Брянского ополья умеренно континентальный (К=154). Среднегодовая температура воздуха 5,1, средняя температура наиболее холодного месяца 8,2; наиболее теплого - 18,2 градусов Цельсия. Максимальная температура воздуха 36, минимальная - 27 градусов Цельсия. Сумма температур выше 10 градусов Цельсия составляет 2200, средняя температура вегетационного периода - 16 -17С. (Агроклиматические..., 1972; Природное..., 1975; Справочник..., 1986).
Экосистемные аграрные воздействия
. Экосистемные аграрные воздействия Экосистемные аграрные воздействия обусловлены влиянием человека на рельеф, уровень грунтовых и сток поверхностных вод, состав агропедоценоза, а также обработкой почвы сельскохозяйственными орудиями и т. п.
В Брянском ополье экосистемные аграрные воздействия, выразившиеся, прежде всего, в уничтожение первичного растительного покрова и распашке почв, привели к плоскостной эрозии и заиливанию западин, в результате чего уменьшилась контрастность в мозаике микрорельефа.
. Поле после планировки западин (слева видна полезащитная лесополоса)
В колхозе «Овстуг» обилие западин мелких и средних размеров, площадью до 0,2 га, часто заболоченных, а в отдельные годы заполненных водой, создавало условия для скопления и застоя поверхностных вод, что обусловливало оглеение почв и вымокание озимых и трав. Высыхая летом эти участки, становились вполне пригодными для яровых посевов, образуя, однако, пёстропо-лье. Поэтому во второй половине 70-х годов на полях с западинами, провели мелиоративную микро- и макропланировку, выровняв их поверхность (рис. 4). Технология ликвидации западин методом их засыпки с проведением планировки (Шандыбин, Макаров, 1979) заключалась в следующем: : в западинах удаляли кусты и деревья;
: снимали верхний плодородный слой почвы в западинах и на сопредельных возвышениях микрорельефа, складируя его в непосредственной близости с таким расчётом, чтобы он не мешал дальнейшим планировочным работам; засыпали западины грунтом с повышенных участков поля; : планировали нарушенные участки и наносили на них почву снятого плодородного слоя так, чтобы при её осадке не образовывались понижения; : вносили повышенные дозы навоза в сочетании с полным минеральным удобрением.
До 80-х годов прошлого века в колхозе «Овстуг» имелось 650 га эродированных и потенциально слабо устойчивых против эрозии почв. Территория центральной части хозяйства была сильно расчленена овражно-балочной сетью, коэффициент расчленённости составлял 1,13, крутизна склонов была от слабопологих до крутых, степень её увеличивалась к бровоч-ным частям оврагов и балок. Глубина базиса эрозии составляла 32 м.
В 80-90-е годы в хозяйстве была внедрена система противоэрозионных мероприятий (Захаров, 1978; Заславский, 1979), состоящая из следующих комплексов:
организационно-хозяйственный; : гидротехнический;
агротехнический; лесомелиоративный.
Комплекс организационно-хозяйственных мероприятий занимал особое место, так как сам по себе не являлся мелиоративным, а был лишь обоснованием для их осуществления. При размещении полей севооборота, прежде всего, учитывали рельеф местности. С целью создания лучших условий для правильного использования почв поля севооборотов размещали по возможности на одном склоне, поперёк его или вдоль горизонталей. Форма полей при этом стала удобной для контурной обработки почвы. Стороны полей, примыкающие к балкам и оврагам, прокладывали по естественным границам этих форм рельефа.
Дороги совмещали с границами полей и полезащитными полосами. В отношении полос дороги располагали с южной стороны, для их более быстрого просыхания. На склонах дороги старались размещать выше лесополос, чтобы талые воды с полосы стекали не на дорогу, а на поле.
На пашне были освоены севообороты, с наилучшими предшественниками для основных культур.
Схема полевого зернотравяно-пропашного севооборота № 1 (площадь 1572 га, средний размер поля 212,1 га без выводного поля):
1. Многолетние травы (137 га), гречиха (50 га), озимая рожь (25 га);
2. Многолетние травы (137 га), горох/овёс (75 га);
3. Озимая пшеница;
4. Вика/овёс (100 га), овёс (112 га);
5. Озимая пшеница;
6. Люпин на зерно;
7. Ячмень + многолетние травы;
8. Кукуруза (83 га, выводное поле).
Схема специального пятипольного картофельного севооборота № 2 (площадь 576 га, средний размер поля 128,7 га без выводного поля):
1. Картофель (121 га), силосные (8 га);
2. Картофель;
3. Ячмень;
4. Корнеплоды (60 га), кукуруза (50 га), озимая рожь (17 га);
5. Кукуруза (62 га, выводное поле).
Система обработки почвы была разработана для каждого севооборота, поля и рабочего участка с учётом использования прогрессивных и индустриальных технологий, т. е. в комплексе с системой удобрений и защитой растений от сорняков, вредителей и болезней (Система..., 1982). Основную обработку почвы и посев обязательно проводили поперёк склона. Одновременно с зяблевой вспашкой рыхлили подпахотный горизонт почвоуглубителем. При возделывании озимых и ранних яровых культур выравнивали поверхность почвы комбинированными агрегатами РВК-3,6, использовали интенсивную технологию с полосным размещением посевов и оставлением технологической колеи. Посадку картофеля проводили в предварительно нарезанные гребни. Комплекс агротехнических мероприятий № 1, включал следующие приёмы: на зяби: вспашка поперёк склона с почвоуглублением; : снегозадержание и регулирование снеготаяния; на посевах озимых культур: узкорядный посев поперёк склона; : снегозадержание и регулирование снеготаяния; на посевах яровых культур: узкорядный посев поперёк склона; на посевах многолетних трав: : снегозадержание и регулирование снеготаяния; на посевах пропашных культур: размещение рядков поперёк склона. Комплекс агротехнических мероприятий № 2, включал следующие приёмы: на зяби: : вспашка поперёк склона с почвоуглублением и обвалованием; : снегозадержание и регулирование снеготаяния; на посевах озимых культур: узкорядный посев поперёк склона с полосами загущенного (1,5 нормы) сева через 50 м; снегозадержание и регулирование снеготаяния; на посевах яровых культур: узкорядный посев поперёк склона с полосами загущенного (1,5 нормы) сева через 50 м; на посевах многолетних трав: ? щелевание; ? снегозадержание и регулирование снеготаяния; на посевах пропашных культур: ? размещение рядков поперёк склона; ? прерывистое бороздование при культивации; ? поделка валиков при окучивании. Основной целью гидротехнических противоэрозионных мероприятий было задержание и равномерное распределение паводковых и ливневых стоков на водосборной площади, в вершинах и по дну оврагов.
Изменения агрохимических свойств пахотных почв
Экологическое состояние агросистем в обычных условиях сельскохозяйственного производства определяется агрохимическими свойствами почв.
Значительное влияние на агроэкосистему оказывает реакция почвенной среды, которая обусловлена наличием и соотношением в почвенном растворе водородных (Н4") и гидроксильных (ОРТ) ионов. Это, прежде всего, выражается в выветривании почвенных минералов, изменении направленности и интенсивности процессов микробиологических превращений, трансформации органических веществ, коагуляции и пептизации коллоидов, усвоения растениями элементов питания.
Реакция почвенной среды характеризуется рН - отрицательным логарифмом активности в ней водородных ионов. В зависимости от состава растворённых веществ и характера их взаимодействия с твёрдой фазой почв, определяющих соотношение между концентрациями водородных и гидроксильных ионов в почвенном растворе, почвы могут иметь нейтральную (рН 7), кислую (рН 7) или щелочную (рН 7) реакцию.
В Нечернозёмной зоне России контроль за состоянием агроэкосистем обязательно включает определение рН солевой вытяжки (рНксі) из почвы путём вытеснения обменных ионов водорода из почвенного поглощающего комплекса 1,0 н раствором КС1. По величине рЩа выявляют степень кислотности почв. Например, почва с рН 4 в 10 раз кислее почвы с рН 5 и в 100 раз кислее почвы с рН 6 (Возбуцкая, 1964; Аринушкина, 1970).
Избыточная кислотность угнетает растения. Г.Н. Ненайденко, А.Л. Иванов (1988) отмечают, что уровень кислотности почвы рНксі 5 для зерновых культур является критическим, ниже которого отмечается резкое снижение урожайности. Значительно уменьшается продуктивность и кормовые достоинства зернобобовых и многолетних трав.
В.Г. Минеев, Б. Добрецени, Т. Мазур (1993) отмечают, что реакция поч 62 венной среды оказывает значительное влияние на эффективность удобрений, а их внесение в почву, в свою очередь, изменяет её рН.
С 1960 года по 1980 год рНксі почвенной среды в колхозе «Овстуг» почти не увеличился, хотя темпы известкования возросли в 3 раза. В течение последних 20 лет темпы известкования снизились почти в 8 раз, но рНксі продолжал расти и стабилизировался в начале 90-х годов на уровне 5,89 - слабокислой реакции почвенной среды (рис. 16). Это свидетельствует о том, что известкование является мощным и продолжительно действующим приёмом хи мического мелиоративного воздействия на почвенную среду агроэкосистемы.
Динамика рНксі в почвенной среде пашни СПК «Овстуг»
В формировании свойств агроэкосистем ведущая роль принадлежит гумусу. И.В. Тюрин (1937) писал: «... едва ли будет преувеличением сказать, что в генезисе значительной части почв земного шара процессы, связанные прямо или косвенно с присутствием гумуса, играют не только значительную, но часто и решающую роль». М.М. Кононова (1951, 1963), В.В. Пономарева и Т.А. Плотникова (1980) отмечали, что наличие органического вещества в значительной степени определяет направление процессов почвообразования. М.И. Дергачёва (1984, 1989) подчеркивает, что исследования гумуса как эволюционирующей, открытой, каталитической системы позволяет подойти к решению многих задач, связанных с гумусообразованием на уровне отдельных химических процессов, превращений и взаимосвязей компонентов гумуса в течение формирования и существования почв.
Уровнем гумусированности почвы в значительной мере определяется степень использования растениями минеральных удобрений (Шенявский, 1973; Кулаковская, 1974; Александрова, 1977; Просянников, Воробьёв, 1987). А на почвах, загрязненных различными вредными веществами, от неё зависит и агроэкологическая функция минеральных удобрений - способность блокировать поступление загрязнителей в растения.
Содержание гумуса в пахотных почвах агроэкосистемы СПК «Овстуг» низкое - 2,13 - 2,72 % (Гришина, Орлов, 1978; Орлов, Бирюкова, Суханова, 1996). Поэтому большое экологическое значение имеет улучшение их гумусового состояния.
Системная работа по окультуриванию пахотных почв в 1981-1995 годах позволила добиться значительного роста содержания гумуса. Баланс его в этот период стал положительным. Среднегодовой прирост содержания гумуса составил 0,04 % (рис. 17).
Значительное влияние на экологическое состояние агросистем оказывает круговорот в ней биогенных химических элементов, который в свою очередь определяется их содержанием в почве. К важнейшим химическим элементам, принимающим участие в образовании живых организмов и органического вещества в агроэкосистемах, принадлежат фосфор и калий.
Фосфор присутствует в нечернозёмных почвах в очень незначительных количествах: валовое содержание Р2С 5 составляет не более 0,01 - 0,2 %. Он жизненно важен для растений, но в большинстве почв находится в резком дефиците. Поскольку естественных источников пополнения запасов фосфора в природе нет, то нарушение его баланса может наступить раньше, чем других органогенных элементов. В связи с этим необходимо систематически вносить в почву фосфорные удобрения, особенно при их интенсивном использовании в сельскохозяйственном производстве (Панников, Минеев, 1987).
В почве больше всего фосфора находится в минеральной форме, хотя он присутствует в составе гумуса и органических остатков, а также в микробной биомассе. В кислых почвах преобладают минеральные фосфаты в форме солей железа и алюминия, а при снижении почвенной кислотности -фосфаты кальция, которые лучше растворимы, а значит, более доступны растениям (Соколов, 1950; Рассел, 1955; Кук, 1970; Чумаченко, 2003).
При достаточном обеспечении растений фосфором значительно повышается урожай и его качество. Механизм этого воздействия заключается в повышении зимостойкости озимых культур и многолетних трав, ускорении развития и созревания растений и пр. (Панников, Минеев, 1987).
Т.Н. Кулаковская (1984) указывала, что усвоение фосфора из удобрений составляет в среднем всего 10-20 %. Остальное количество накапливается в почве.
Системная работа в течение 30 лет (1960-1990 гг.) по окультуриванию пахотных почв агроэкосистемы СПК «Овстуг» (см. предыдущие разделы главы 3) обеспечила поступательный рост содержания подвижных соединений фосфора в течение 35 лет с 1960 по 1995 годы в среднем по 0,33 мг/100 г почвы в год, обусловивший их положительный баланс и накопление. Резкое сокращение объёмов внесения удобрений, начиная с 1991 года, остановило накопление подвижных фосфатов. Их нулевой баланс в почве агроэкосистемы поддерживался в течение 10 лет (1991-2000 гг.), вероятно, в основном за счёт запасов, созданных в предыдущие годы (рис. 18).
Похожие диссертации на Создание устойчивой агроэкосистемы и оптимизация агроландшафта в Брянском ополье
