Введение к работе
Актуальность проблеми. При интенсивном ведении сельского хозяйства проблема сохранности изначального плодородия , восстановления этепности его прохождения, становится все* более актуальной. Дальнейшее аффективное использование таких угодий затруднено ввиду отсутствия дополнительных знаний о составе , свойствах и направленности почвообразовательного процесса.
Возникает необходимость оценки последствий агротехнических приемов при длительном использовании пашни не по суммарному вековому влияния их во временя, а от каждого конкретного приема в более короткие временные отрезки. В этих условиях необходимо иметь научно обоснованные прогнозы состояния элементов в почве. Отсюда вытекает актуальность углубленного изучения поведения в более сжатые временные отрезки химических элементов и путей их регулирования.
СооТОЯНИе ИЗУЧеННОСТИ ВОПРОСИ. В ИССЛеДуеМОМ рОГИОНе МОЖ-
но выделить следующие этапы проведения работ по установлению изменения валовых величин элементов в почве:
-
Влияние суммарной "вековой" эволюции почв(Горбунов Н.И., 1963; Петков И.А., I96S; Воронин В.И., 1970, 1971 а,б ; 1973; 1975; 1977; 1978; 1979 а, б; 1980, 1981, 1982, 1984, 1985 а, б, в; 1986, 1987; Адерихин П.Г., Беляев А.Б.,1974).
-
Краткосрочное (до 10 лет ) влияние возделываемых культур. (Воронин А.Д., 1962; Мзнучаров А.С., 1971).
-
Влияние высокой культуры земледелия (до 10 лет)госу -дарственных сортоиспытательных участков (ГСУ) на состояние
биогеохимячеокого состава почвы (Винокуров М.А., Корнилова А.И., 1972).
11а основании этих выполненных работ нельзя оценить долг влияния конкретного фактора на изменение величины валового содержания химических элементов, его чередования и продолжительности, как в исследуемый период так и я отдален -но временном отрезке. Разновидность почвенного материала,вовлекаемого в исследование, приводила к увеличению пространственной, внутрипро$илыюй вариабельности почвенных ноімто -иентсв. Это способствовало повышению величины ошибки опре -деления и затрудняло доказательство различия между валовой величиной химических элементов на уровне вероятности 0,95 .
В данных условиях бнло очень трудно (или чаще всего невозможно) обобщить и интерпретировать получаемые данные, обособить отдельные микро-процессы и выявить их роль В Об -щам почвообразовательном процессе. В результате чего воз -растал объем выполняемой работы, что не способствовало дальнейшему , углубленному изучению эволюции потенциального " плодородия почв. До сих пор нет работ в исследуемам регионе
по установлению влданкя агротехнического приема (уровень химизации, набор культур, звеньев севооборотов, орошения и др.) на эволюцию валового химического состава почв.
Поль и задача исследований. Основная цель исследований-теоретичесйов обоснование возможности выявления направлен -ности изменения системы типоморфных элементов при временно»/ влиянии (от 10 до 70 лет) однотипных агротехнических прие -
мов; выяснение причинности снижения производительной силы почвы.
В процессе проведения лабораторных и полерых исследо -пений быта поставлены и решены следующие задачи:
обоснование теоретического и методического подходов в установлении изменения валового содержания четырнадцати химических элементов в укороченном временном воздействии ( от 10 до 70 лет) однотипных агротехнических приемов в кратко -срочных, длительных и многолетних стационарах;
установить начальный срок направленности изменения почвообразовательного процесса;
- выделить стадии существования систем элементов, виб
рать методы их определения, установить ряды замещения в
системе , разработать диагностику изменений в них, наметить пути устранения взаимной блокировки;
установить зависимость локального химического состава почвы и продуктивности сельскохозяйственных культур от однотипных агротехнических приемов;
разработать и испытать модели по оперативном"/ контролю гумусового режима почв, подвижности основных элементов
и валового содержания одиннадцати химических элементов;
Ня защиту выносится:
т. Еалансовс-экосистемный подход в оценке эффективности однотипных агротехнических приемов по 14 химическим элемен -там во временном диапазоне от 10 до 70 лет, их комплексному состоянию с определением в них конкретных элементов-лидеров со свойственной им стадией Функционирования. На этой основе оцениваются дейсївующие ягроприемы, осуществляя.'1? разработку проектных решений, и, в случае необходимости, изыскивает дополнительные мероприятия по оптимизации условий сохранения и воспроизводства почвенного плодородия.
-
Положение, согласно которому формируемый комплекс биогеохимических элементов выступает определяющим фактором состояния внеэкономической системы "человек - производство-природные ресурсы" с различными стадиями экологических пос -ледстЕКй почвенного плодородия.
-
Обоснование наличия этапности процессов минерализации и гумификации органического вещества почв, уровня продуктив -ности, выращиваемых культур в зависимости от комплекса биогеохимических элементов.
-
Теоретические положения и методические подходы к исследованиям в укороченном временном диапазоне комплекса элементов, совокупность которых можно квалифицировать как важное перспективное направление в познании -геохимии ландшафтов, направленности почвообразовательных процессов и контроля изначального и существующего плодородия почв.
Теоретический вялая и научная новизна I. Для условий
центральных и ясных районов Русской равнины впервые разработаны и проверены в 12 стационарах методические основы коля -чественных изменений величин четырнадцати химических элементов, играющих основную роль в почвенной сбалансированности и равновесности в укороченном временном влиянии от 10 до 70 лет конкретного агротехнического приема (черный пар, коно -культура, севообороты с одним и двумя урожаями я год кок о дозами удобрений так ж без таковых, участки с розным содер -жанием целины, лесных культур). Ранее.исследования проводились только по отдельны* элементам на разнородных , территориально-разобщенных объектах без строгого учета и разгрэни -чения влияния возделываемых культур, их продолжительности уровней химизации эь суммарный "вековой" срок (как правило более ТОО лет) их воздействия.
-
Усїановленз периодичность и очередность определения элементов, в диапазоне 10-70 лет виявлено локальное и зональное формирование участков почв о нарушенной компоновкой элементов, установка лидеров элементов и их спутников,стадии существования лидеров с рядами замещения и их взэимовлхя -нае внутри системы. Ранее эти вопросы не изучались.
-
Расширен набор химических элементов, оказывавших влияние на гумусовый режим почв, продуктивность и качество сельскохозяйственной продухкии. Ранее подобные исследования проводились только с азотом, фосфором и калием.
-
Разработаны модели по оперативному контролю гумусового решила почв, подвижности фосфора, железа, марганца, стронция я валового содержания одиннадцати химических элементов. Такие модели получены впервые.
I. Выявленный 15-летний срок начального изменения у 14 элементов, позволяет оценить однотипные агротехнические приемы по их влиянию яа содержание того или иного элемента,свое -временно вычленить участки с нарушением в соотношении химического состава почв, установить влияние севооборотов на состояние почвенного плодородия как в полевом эксперименте так и до него, фиксировать плодородие а гаданяои временном периоде, уточнять лодтвловые принадлежности почв и проводить районирование территорий с учетом экологических последствий.
Применение принципиально новой методики учета совокупно-
го влияния факторов на состояние элементов позволяет контролировать почвенную сбалансированность и равновесность -< почвы , уточнять и выявлять степень изменений величин элементов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства! предвидеть последствия от химизации, орошения, набора воэде -лываемых культур. Выявленная цикличность в определении величин элементов Са, Mg, ft, л(, 1/а, К, Ш. позволяет сократить себестоимость проводимых работ в научных учреадениях на 760 тыс.руб. в год.
2. Постоянное и направленное обеднение почвенных профи
лей химическими элементами отмечено при возделывании интен -
сивных культур (сахарная свекла, кукуруза, картофель, озимая пшеница, горох, овео, ячмень). В зависимости от времени их возделывания и процентного насыщения в севооборотах форми -руются локальные и зональные участки с нарушенной компонов -кой химических элементов.
-
Величина взаимосвязи локального химического состава почвы с гумусовым режимом, продуктивностью сельскохозяйственных культур позволяет оценить (на новом уровне) существующие компенсационные мероприятия по восстановлению исходного уровня химического состава почвы.
-
Проводимый текущий контроль за величиной химических
элементов с помощью моделей обеспечит не только своевремен -ное применение компенсирующих мероприятий, но и Л' держание оптимального состояния подвижности химических элементов,гумусового режима почв и в целом ее потенциального плодородия.
Реализация результатов исследования. Результаты работы по прогнозу состояния направленности изменения естественного (потенциального) плодородия почв включена в раздел "Агропро -мышленный комплекс Комплексной программы НИІ Северного Кавказа на период І986-20ІП гг. " республиканского научного оовета по проблемам научно-технического и социально-экономического прогнозирования (РИСП) АН СССР и Госплана РСФСР.
Методические разработки и выводы нашли применение в проектных материалах Ставропольского филиала "Кубаньросгипро-ем" , краевой станции химизации. Ставропольского агропромышленного комитета через методические указания по системе ведения сельского хозяйства. Разработки находят применение а про-
йзводсївє . Внедрены а совхозе "Темижбекский", в колхозах "Россия" , им.Ленина Новоалександровского , колхозе "Победа" Петровского районов Ставропольского края.
Материалы диссертации л четырех монографий использава-ны при чтении курсов "Биогеохйкяя" , "Биологический круго -ворот веществ" , "Редкие в рассеянные элементы", "Общее земледелие ", "Агрохимия" , "Основы земледелия" в учебном яро -цеоое Воронежского и Мордоиокого государственных универси -тетов.
Апробация тойоты. Основные результаты исследований докладывались на республиканских , союзных совещаниях, конференциях, выеаднои сессии БАСХНШІ, съездов почвовздов и годов; конференциях Воронежского , Мордовского госуниверситета, НПО "Нива Ставрополья" к Ставропольского СХЙ.
Публикация результатов исследования. По результатам выполненных исследований опубликованы 44 научных работ,об-щгы объемом 45,8 п.л. в том числе 4 монографии и 2 брошюры.
Структура и объем работы. Диссертация изложена ка 294-
