Введение к работе
Актуальность исследований. Анализ современного состояния сельскохозяйственного производства и природной среды Центрального Предкавказья, в том числе и РСО-Алания, динамики изменения основных агрохимических свойств почв показывает устойчивую тенденцию ухудшения почвенного плодородия, нарастания деградационных процессов, обострения общей экологической обстановки, что обусловливает снижение производственных и экономических показателей, рост нерентабельных отраслей и хозяйств в агропромышленном комплексе региона.
Положение усугубляется еще и тем, что в последние годы объемы выбросов вредных веществ в атмосферу различными промышленными предприятиями, коммунальными хозяйствами и транспортом из года в год увеличиваются и составили: в 1997г. – 113,914 тыс. т, в 1998г. – 116,036, в 1999г. – 119,63, 2000г. – 121,097, 2001г. – 132,74 тыс. тонн, часть из которых выпадает на почвы с атмосферными осадками и ветровым переносом и может приводить к загрязнению выращиваемой сельскохозяйственной продукции различными поллютантами, вредными для здоровья людей.
Это вызывает тревогу за будущее экологическое состояние окружающей природной среды, в том числе земельных ресурсов сельскохозяйственного использования. В связи с этим повышается роль экспериментальных, мониторинговых исследований почв при интенсивном земледелии. Знание оптимальных параметров плодородия и безопасности почв при их длительном сельскохозяйственном использовании имеет важное значение при разработке мероприятий по выявлению и устранению последствий негативных процессов. Все сказанное обусловило необходимость проведения настоящих исследований.
Цель и задачи исследований. Целью проведенных исследований являлось изучение динамики качественного состояния основных типов и подтипов почв региона при их длительном сельскохозяйственном использовании (1965-2005гг.), степени безопасности их для производства экологически чистой растениеводческой продукции, баланса питательных веществ в земледелии и влияния антропогенной деятельности на свойства почв и продуктивность сельскохозяйственных культур.
В задачи исследований входило:
- установить исходное состояние морфологических показателей, гранулометрического и валового химического составов и агрохимических свойств основных типов и подтипов почв (10 подтипов) на реперных участках по профилю до 1-1,5м для ведения агроэкологического мониторинга почв земель сельскохозяйственного назначения;
- проследить за динамикой физико-химических свойств и показателей плодородия почв при их длительном сельскохозяйственном использовании по результатам многократного сплошного агрохимического обследования и агроэкологического мониторинга на реперных участках;
- на основании полученных современных данных изготовить агрохимические картограммы основных показателей плодородия для административных районов и республики в целом;
- оценить влияние средств химизации на урожайность основных сельскохозяйственных культур в опытах и в производственных условиях;
- проследить изменение баланса питательных веществ в земледелии по пятилеткам в связи с применением удобрений в период с 1965 по 2005гг.;
- изучить динамику содержания тяжелых металлов в почвах и растениях путем рекогносцировочного и сплошного агрохимического обследований, а также на реперных участках агроэкологического мониторинга почв;
- изучить транслокацию тяжелых металлов в системе почва-растение;
- определить наиболее эффективные способы детоксикации почв и получения экологически чистой продукции;
- установить количественные параметры радиологического загрязнения почв и растительной продукции;
- оценить применяемые средства химизации, мелиоранты и атмосферные осадки (дождь, снег) как источники загрязнения почв тяжелыми металлами;
- рассчитать экономическую и энергетическую эффективность применения средств химизации и приемов детоксикации почв при возделывании сельскохозяйственных культур.
Научная новизна. Впервые для предгорий Центрального Предкавказья на примере РСО – Алания обобщены и проанализированы материалы многократного агрохимического обследования почв за период 1965-2005гг, подведены итоги 9-и циклов сплошного агрохимического обследования. Установлены основные тенденции изменения агрохимических показателей в зависимости от интенсивности антропогенного вмешательства, т.е. применения органических и минеральных удобрений, химической мелиорации и др. По результатам последнего цикла сплошного агрохимического обследования впервые составлены районные и республиканские агрохимические картограммы кислотности, гумуса, фосфора, калия и серы.
Определены в реальных условиях сельскохозяйственного производства количественные параметры приходных и расходных статей и интенсивность баланса питательных веществ в земледелии республики за многолетний период по пятилеткам, приуроченным (особенно в последние годы) к циклам сплошного агрохимического обследования.
Выявлены степень и интенсивность загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами, радионуклидами, остаточными количествами пестицидов, закономерности их накопления различными сельскохозяйственными культурами в зависимости от свойств почв и применяемых средств химизации.
Проведено комплексное изучение транслокации тяжелых металлов в системе почва – растение. Исследовано влияние удобрений, агромелиорантов и местных цеолитоподобных глин (ирлитов) на детоксикацию почв и накопление ТМ в растениеводческой продукции (на примере картофеля). Предложены более рациональные приемы снижения поступления тяжелых металлов в растения.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Результаты многолетних исследований автора взяты за основу при разработке Государственных региональных программ «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения РСО-Алания» на 2002-2005 и 2006-2010 гг.
Материалы научных исследований автора использовались при подготовке ежегодных Государственных докладов Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РСО–Алания за 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999 и 2000 гг.
Составленные по данным сплошного агрохимического обследования районные и республиканские картограммы показателей плодородия почв представляют собой основу для приобретения соответствующих объемов и видов средств химизации, их распределения и рационального применения в системе республика – район – хозяйство – поле, что способствует повышению их эффективности и интенсификации сельскохозяйственного производства.
Разработанные рекомендации по снижению степени подвижности тяжелых металлов в почвах и выращиванию экологически чистых продуктов растениеводства (на примере картофеля) могут быть использованы в экологически проблемных зонах.
Полученная в процессе многолетних исследований обширная информационная база по состоянию почвенного покрова земель сельскохозяйственного назначения в перспективе должна стать основополагающей в решении вопросов экологически сбалансированного сельскохозяйственного производства.
Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие научные положения:
-
В связи с большим разнообразием природных условий, выраженной вертикальной зональностью, сложностью рельефа и различными условиями почвообразования в РСО – Алания распространены многочисленные типы и подтипы почв, обладающие весьма различными морфологическими признаками, валовым и гранулометрическим составом и агрохимическими показателями в профиле до 1-1,5 м.
-
Закономерности изменения почвенного плодородия в различных природных зонах республики при длительном сельскохозяйственном использовании.
-
Роль органических и минеральных удобрений в повышении плодородия почв, улучшении баланса питательных веществ в земледелии и повышении продуктивности растениеводства.
-
Эколого-токсикологическая оценка почв сельскохозяйственного назначения по содержанию тяжелых металлов, радионуклидов и других токсикантов.
-
Агрохимические приемы детоксикации почв (известкование, внесение органических удобрений и местных цеолитоподобных глин «ирлитов») способствуют снижению подвижности тяжелых металлов в почве и тем самым ограничивают накопление их в растениеводческой продукции.
-
Экономическая и энергетическая оценка применения средств химизации и местных целитоподобных глин - ирлитов в растениеводстве.
Апробация работы. Основные результаты исследований и научные положения диссертационной работы были доложены и одобрены на Международных (г. Владикавказ, 1998, 2000, 2001, 2003; г. Саратов, 2007), Всероссийской (г. Владикавказ, 1998) научно-практических конференциях, на региональном научно-методическом совещании ученых агрохимиков Географической сети опытов с удобрениями Северного Кавказа (г. Ставрополь, 2006), на заседаниях научно-технического совета и ежегодных отчетах ФГУ Станция агрохимслужбы «Северо-Осетинская» и кафедры геоэкологии и землеустройства Северо-Осетинского госуниверситета им. К.Л. Хетагурова.
Основные материалы диссертации опубликованы в 3 монографиях, 2 учебных пособиях и 54 научных статьях, 22 из которых в рекомендованных ВАК изданиях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству и приложений. Работа изложена на 306 страницах основного компьютерного текста, включает 107 таблиц и 17 рисунков, в том числе 5 республиканских картограмм показателей плодородия почв. Приложения состоят из 38 районных агрохимических картограмм показателей плодородия, 10 таблиц и других материалов, общим объемом 68 страниц. Список использованной литературы включает 376 наименований, в том числе 26 зарубежных авторов.
