Введение к работе
Актуальность исследований. Минеральное питание растений имеет принципиальное значение в оценке и управлении параметрами эффективного плодородия, функционирования и устойчивом развитии агросистем. Значительная роль в решении этой проблемы отводится дифференцированному подходу к выбору применяемых технологий с учетом природно-климатических факторов, требований сельскохозяйственных культур к условиям произрастания, структуры почвенного покрова территории, плодородия почв и т.д. В связи с этим проблема комплексной диагностики оценки уровня плодородия почв и минерального питания растений в целях получения заданных урожаев сельскохозяйственных культур высокого качества в конкретных условиях особенно актуальна.
Уровень плодородия почв, в том числе содержание макро- и микроэлементов в почве, во многом определяет рост, развитие, продуктивность и химический состав растений, а через растительную продукцию отражается на здоровье и жизнедеятельности человека. Вместе с тем хозяйственная деятельность человека, антропогенная нагрузка на почвы нередко сопровождается снижением уровня плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур. Устранение этих негативных явлений требует более детального изучения системы «почва — удобрение — растение — урожай» с использованием современных методов исследований: комплексной диагностики, моделирования, программирования. Только на основе глубокого изучения данной проблемы возможны разработки эффективных экологически безопасных энергосберегающих систем оптимизации свойств почв и условий минерального питания растений.
Цель исследования. Целью исследования является диагностика эффективного плодородия чернозема обыкновенного карбонатного при возделывании кукурузы.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- оценить уровень эффективного плодородия чернозема обыкновенного карбонатного при возделывании разных сортов и гибридов кукурузы;
- исследовать сбалансированность минерального питания кукурузы на черноземе обыкновенном;
- исследовать сортовые различия минерального питания кукурузы;
- изучить зависимость величины и качества урожая зерна кукурузы от содержания и соотношения химических элементов в растениях;
- определить соотношения элементов питания, оказывающие наибольшее влияние на урожайность кукурузы;
- определить качество урожая зерна кукурузы, выращенной в условиях Ростовской области.
Положения, выносимые на защиту:
1. Многоэлементная система почвенной и растительной диагностики позволяет объективно оценить эффективное плодородие чернозема обыкновенного карбонатного при возделывании кукурузы.
2. Оптимизация минерального питания кукурузы является составной частью системы управления плодородием чернозема обыкновенного карбонатного и способствует созданию устойчивой среды обитания растений.
3. Оперативный мониторинг качества минерального питания кукурузы по интегрированной системе оперативной диагностики (ИСОД) позволяет прогнозировать урожай и его качество. Особый интерес представляют данные по химическому составу и сбалансированности питания в ранний период развития до образования 8 листьев.
4. Сортовую специфику минерального питания кукурузы на черноземе обыкновенном карбонатном возможно выявить только при сопряженном анализе почвы и растений, с определением не менее 13 макро- и микроэлементов и их соотношений.
Научная новизна исследований. Впервые с применением методов ИСОД изучен питательный режим чернозема обыкновенного карбонатного при возделывании кукурузы. На основании ИСОД исследовано качество минерального питания различных сортов и гибридов кукурузы. Показано, что сбалансированность содержания химических элементов в растениях является индикатором эффективного плодородия почв и их экологического состояния. Выявлена сортовая специфика минерального питания кукурузы на черноземе обыкновенном карбонатном. Установлена зависимость величины и качества урожая зерна кукурузы от содержания и соотношения макро- и микроэлементов в растениях.
Практическая значимость исследований. Результаты исследований необходимы для совершенствования методов изучения адаптивно-ландшафтных систем земледелия, агроэкологической оценки кукурузы на сортовом уровне. Результаты работы могут быть использованы для разработки приемов оптимизации питания макро- и микроэлементами, а также мониторинга качества питания растений в агроценозах. Полученные данные являются исходным базисом для биоиндикации состояния окружающей среды, агроэкологической оценки новых технологий выращивания сельскохозяйственных культур. Они могут использоваться в селекции для ускоренного отбора сортов культур по их требованию к почвенным условиям и качеству минерального питания. Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке специалистов по экологическим основам управления плодородия почв.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на различных конференциях: «Актуальные проблемы экологии в сельскохозяйственном производстве» (Персиановка, ДГАУ, 2000, 2001, 2002, 2004, 2005); «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, РГУ, 2005, 2006); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов – 2005» (Москва, МГУ, 2005); « Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию кафедры почвоведения Иркутского государственного университета «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем»» (Иркутск, ИГУ, 2006); «Всероссийской научной конференции «Черноземы России: экологическое состояние и современные почвенные процессы» (Воронеж, ВГУ, 2006); «Почвоведение и агрохимия в ХХ веке. Почвы России. Проблемы и решения» (Санкт-Петербург, СПГУ, 2006); «18th World Congress of Soil Science, 2006» (Филадельфия, 2006).
Автор, выполнял работы по гранту ФЦП “Интеграция” (Договор № 23 от 15 июня 2000 г); участвовал в экспедиционных и полевых исследованиях по проекту «Разработка теоретических и методических основ диагностики питания растений и проведение мониторинга качества питания растений в условиях юга России», Государственный контракт № Е 0170 ФЦП «Интеграция»; выполнял работы по программе «Развитие научного потенциала высшей школы» (2005 г, код проекта 60312) и «Развитие научного потенциала высшей школы » РНИ.2.2. 1.2.8349 (2006 г).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, общим объемом 1,68 п.л., личный вклад – 80%.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, приложений. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, включает 24 таблицы, 29 рисунков, 8 приложений. Список литературы включает 164 наименования из них 147 – отечественных и 17 – зарубежных авторов.
