Введение к работе
Актуальность темы. Северо-Западный Кавказ является уникальным природным объектом и крупной многоотрастевой частью Южного Федерального округа России. Однако, игнорирование в современном земледелии особенностей почвенного покрова различных природных зон и ландшафтов, недооценка большой пространственной разнородности почв и динамики их свойств по годам до предела обострили проблему несвойственных раннее почвам форм деградации Наиболее ранимые бурые лесные почвы после сведения лесов практически исчезают в результате водной эрозии Степная зона с ей уникальными чернозёмами эволюционирует в сухие степи, теряя, прежде всего, энергетические ресурсы - органическое вещество Вместе с ним претерпевают изменения главные по объёму поступления в почву биофилы - углерод, азот, фосфор, сера
Сера так же, как и азот, входит в состав белков и потребляется растением из почвы. Метаболизм этих элементов тесно взаимосвязан При дефиците одного из них нарушается синтез белка — основы всех жизненных процессов Положительное влияние серы на урожай часто оставалось незамеченным, поскольку она воздействует главным образом не столько на его величину, сколько на качество продукции Между тем, вынос серы из почвы с урожаем сельскохозяйственных культур лишь немного уступает вьшосу фосфора, а в некоторых случаях даже превосходит его Пробтема серы стала актуальной в земледелии многих регионов нашей страны, а также стран ближнего и дальнего зарубежья Если раньше питание растений серой удовлетворялось без дополнительных усилий, то в настоящее время ресурсы поступления е в почву сокращаются, а потребность в ней сельского хозяйства растит Основными причинами повышения дефицита серы является снижение содержания сернистого газа в атмосфере, замена минеральных удобрений на концентрированные без серы туки, повышение урожайности культур и увеличение выноса с ней серы
Применение серных удобрений не лишено недостатков, в числе которых, подкисление почвенного раствора и относительно высокая скорость миграции сульфат -иона по почвенному профилю Это в свою очередь вносит опасные изменения в экологическую обстановку агроценозов В сложившихся рыночных отношениях многие хозяйства не в состоянии соблюдать современные технологии возделывания культур, что приводит к дисбалансу между поступлением и выносом элементов питания.
Знание содержания, распределения и трансформации форм серы в почвах позволяет контролировать их поведение, особенно при использовании серных удобрений Неоправданно слабо в этом отношении изучены почвы Северо-Западного Кавказа, в связи с чем, и возникла необходимость в выполнении настоящей работы Цель и задачи исследований. Цель исследования заключалась в агроэкологической оценке содержания и распределения серы в почвах лесного, лесостепного и степного типов почвообразования Северо-Западного Кавказа, а также научном обосновании потребности сельскохозяйственных культур в серных удобрениях с учетом сохранения плодородия почв и целесообразности их применения В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи -определить и обобщить содержание, выявить тенденции и закономерности профильного распределения валовых, минеральных и подвижных форм серы в исследуемых почвах,
-определить содержание, установить тенденции и закономерности распределения серы гумусовых веществ на примере бурых лесных и дерново-карбонатных почв,
-провести группировку по содержанию и запасам форм серы в почвах, дать им
сравнительную оценку и установить диапазоны оптимальных концентраций серы
в почвах для важнейших сельскохозяйственных культур,
-исследовать изменение свойств, трансформацию органических и минеральных
форм серы под действием серных удобрений при разных уровнях увлажнения на
примере бурых лесных и дерново-карбонатных почв,
-изучить в динамике трансформацию и распределение форм серы по профилю
бурых лесных почв под действием серных удобрений, дать агроэкологическую
оценку их влияния на свойства почвы, урожайность и качество гороха,
-получить количественные данные динамики содержания нитратов, сульфатов и
подвижного фосфора в чернозёме выщелоченном при внесении азотно-
фосфорных и серных удобрений, изучить их влияние на урожайность сои;
- дать сравнительную оценку действия микроудобрений и гипса на урожайность
зелйной массы люцерны,
-дать агроэкологическую оценку влияния альтернативных технологий возделывания
озимой пшеницы на содержание форм серы и свойства чернозёма выщелоченного,
-дать оценку ачияния технологий возделывания на обеспеченность растений серным
питанием и баланс серы, урожайность и элементы качества озимой пшеницы,
-определить пути оптимизации азотно-серного баланса в метаболизме озимой
пшеницы, возделываемой альтернативными агрономическими технологиями и
критерии целесообразности применения серных удобрений,
-определить экономическую эффективность применения серных удобрений при
возделывании сельскохозяйственных культур
Научная новизна исследований В работе изучены и обобщены сведения о содержании форм серы в почвах лесного, лесостепного и степного типов почвообразования Северо-Западного Кавказа Установлены тенденции и закономерности в распределении элемента по их профилю
Работа содержит новые данные о соединениях серы гумусовых веществ специфической природы и трансформации её форм в связи с применением удобрений
Исследовано действие серы на свойства почв, урожайность важнейших культур и элементы их качества, на основании чего предложены дозы, виды и способы внесения серных удобрений
Проведена оценка влияния различных технологий возделывания на урожайность и элементы качества озимой пшеницы а связи с обеспеченностью растений серным питанием, а также рассчитан баланс серы
На базе исследований разработана научная концепция агроэкологических основ применения серных удобрений под полевые культуры, которая включает контроль за содержанием серы в почвах и их свойствами, оценку азотно-серного баланса в растении и сведения о балансе элемента в звене севооборота
Практическая значимость работы. Сведения о содержании, распределении и трансформации форм серы в почвах являются теоретическими и экспериментальными предпосылками применения серных удобрений в регионе Предложена группировка почв по степени обеспеченности серой, которая использовалась при разработке рекомендаций сельскохозяйственному производству по применению серных удобрений люцерны, гороха, сои Результаты исследований позволяют рекомендовать хозяйствам центральной зоны Краснодарского края оптимальные технологии возделывания озимой пшеницы с учётом обеспеченности растений серным питанием, влияния их на физико-химические свойства чернозёмов, а также приёмы корректировки азотно-серного баланса растений и критерии диагностики обеспеченности их серой Полученные уравнения регрессии используются для определения содержания валовой серы по
известному количеству в почвах гумуса в границах доверительных интервалов средних Проведённая оценка методов определения подвижной серы в почве позволяет бо гее эффективно использовать турбидиметрический метод для оперативной почвенной диагностики
Апробация работы. Материалы исследований нашли свой отражение в ежегодных научных конференциях Кубанского государственного аграрного университета (1979-2006гг), на 8 съезде ВОП (Новосибирск, 1989г), заседаниях Краснодарского отделения ВОП (1983-1995гг), международных научных конференциях (Ростов-на-Дону, апрель 2006г и октябрь 2006г.), межрегиональной научно-практической конференции (Майкоп, 2006), научной конференции (Дон ГАУ, Персиановский, 2006), 71-й региональной научно-практической конференции (Ставрополь, апрель 2007), международной научной конференции (ВНЙИА, Москва, апрель 2007), 3-й международной научно-практической конференции (Ставрополь, сентябрь 2007)
Личный вклад автора. Настоящая диссертационная работа является результатом многотетних комплексных исследований, выполненных, в основном, лично автором Исследования форм серы в чернозёмах типичных и слитых, серых и серых лесостепных почвах выполнены автором в составе научного коллектива Автором разработана программа и методика исследований, осуществлён сбор полевых материалов во время научных экспедиций Проведены лабораторные, вегетационные, полевые и производственные опыты, выполнен большой объём аналитических работ, обработан и проанализирован экспериментальный материал, разработаны и обоснованы теоретические положения диссертационной работы, выводы и практические рекомендации
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 40 научных работ общим объемом 60 печатных листов, в т ч 4 учебные пособия (3 -в соавторстве), монографию, 14 статей в научных трудах и журналах, рекомендуемых ВАК
Структура и объём диссертации Диссертация изложена на 348 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав, заключения, рекомендаций производству, списка литературы из 390 наименований, в том числе 98 иностранных авторов. Она включает 77 таблиц, 28 рисунков и 52 приложения
На защиту выносятся следующие научные положения;
-
Содержание форм серы в почвах связано с профильным распределением гумуса, их свойствами и степенью проявления элювиально-иллювиальных процессоа
-
Основная часть серы в почве (90-96% валовой) находится в недоступной растениям форме. Наиболее активная часть представлена подвижными сульфатами (13-70% минеральной формы)
-
В почвах агроэкотогических групп содержание минеральной и валовой серы не адекватно количеству легкорастворимых сульфатов В группу с низкой обеспеченностью подвижной серой вошли почвы агроценозов, в группу с высокой обеспеченностью - почвы естественных ценозов
4.Технологии выращивания озимой пшеницы на Кубани не обеспечивают необходимый уровень содержания подвижной серы в чернозёме выщелоченном 5 Применение серных удобрений обусловлено содержанием подвижной серы в почвах и их свойствами, зависит от соотношения азота и серы в растении, а также его биологических особенностей и предшественника в севообороте
Автор глубоко признателен своему учителю, доктору биологических наук, профессору ЕВ. Тонконоженко, идеи которого положили начало настоящим исследованиям и получили дальнейшее развитие
Большую благодарность автор выражает всем коллегам и сотрудникам кафедры почвоведения КГАУ за содействие в выполнении работы на протяжении всех лет исследований и, особенно, профессорам А В Бузоверову, НФ Коробскому и Ю А Штемпелю
Автор искренне благодарен научному консультанту, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Терпельцу В.И за ценные советы и организационную помощь при оформлении диссертационной работы
Похожие диссертации на Сера в почвах Северо-Западного Кавказа : агроэкологические аспекты
