Введение к работе
Актуальность темы. Азот является наиболее дефицитным элементом питания в большинстве естественных и сельскохозяйственных экосистем. Поэтому при возделывании культурных растений проблеме оптимизации питания азотом уделяется повышенное внимание во всех почвенно-климатических условиях [Соколов, Семенов, 1986; Минеев, 1988; Кудеяров, 1989; Муравин, 1989; Никитишен, 2002; и др.]. В агроэкосистемах Западной Сибири баланс и трансформация азота удобрений также достаточно подробно изучены [Титлянова, 1979; Гамзиков, 1981; Помазкина, 1985; Шарков, 1997; Назарюк, 2002]. Однако большое разнообразие свойств почв, культур, форм удобрений и неравномерность выпадения осадков по региону не всегда позволяют использовать полученные данные, чтобы найти оптимальный выход в создавшейся почвенно-экологической обстановке. Значительную роль в решении этой проблемы может сыграть моделирование цикла азота в агроценозе.
Математические модели являются не только мощным исследовательским инструментом, но и источником практических рекомендаций и прогнозов [Южаков, 1995; Савенков, 20046]. На их основе с определенной точностью можно предсказать скорость процессов цикла азота в конкретных почвенно-климатических условиях. Такие модели достаточно полно учитывают реальные биохимические, физиологические, физико-химические и физические процессы, а также их зависимость (форму и константы) от абиотических и антропогенных факторов. Однако экспериментальное измерение скорости процессов цикла азота, необходимых для разработки модели, представляется весьма сложной задачей. Вопросы трансформации соединений азота в динамике в зависимости от природных и антропогенных факторов оказались наименее исследованными. В связи с этим возникла необходимость получения основных параметров цикла азота, необходимых для верификации математической модели и адаптации ее к почвенно-климатическим условиям северной лесостепи Западной Сибири.
Цель работы. Выяснить основные параметры цикла азота в агроценозах северной лесостепи Западной Сибири и провести адаптацию математической модели CANDY для оценки эколого-агрохимического состояния почвы и продуктивности яровой пшеницы.
Задачи исследований.
Исследовать трансформацию соединений азота в динамике в почвах северной лесостепи Западной Сибири.
Выяснить продуктивность яровой пшеницы и потребление азота растениями в зависимости от свойств почв, интенсивности их обработки, исходных запасов минерального азота и уровня азотного питания.
Определить скорости основных процессов цикла азота при выращивании яровой пшеницы на фоне различного уровня азотного питания и обработки почв.
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ і БИБЛИОТЕКА |
О»
4. Изучить возможность определения параметров цикла азота и прогнозной оценки продуктивности растений путем математического моделирования почвенных процессов с использованием полученных экспериментальных данных.
Научная новизна. В условиях различной антропогенной нагрузки на почву определена скорость основных процессов круговорота азота в агроцено-зах северной лесостепи Западной Сибири. Выявлено, что на автоморфных почвах решающее значение в балансе азота играют процессы минерализации-иммобилизации, происходящие в первые две недели после внесения удобрений, в дальнейшем активность этих процессов постепенно замедляется. Такой характер поведения внесенного азота отражается на продуктивности растений и параметрах азотного цикла, использующихся для моделирования почвенных процессов. Впервые адаптирована модель CANDY для агроценозов Западной Сибири, описывающая круговорот азота в зависимости от абиотических факторов, режимов питания растений и интенсивности обработки почв.
Защищаемые положения.
1. Решающее значение в трансформации азота удобрений в агроценозах
Западной Сибири имеет начальный период их взаимодействия с почвой (10-13
дней), что отражается на параметрах цикла азота и в целом на продукционном
процессе растений.
2. Адаптированная к конкретным почвенно-климатическим условиям ма
тематическая модель CANDY позволяет на основе складывающихся почвенных
процессов описать состояние основных параметров цикла азота в агроценозе.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные материалы могут быть использованы для прогнозной оценки параметров цикла азота в почвах северной лесостепи Западной Сибири. Адаптация имитационной модели с использованием основных процессов круговорота азота в почве позволит эффективно осуществлять поиск путей сохранения экологических функций почвенного покрова.
Вклад автора. Автором осуществлялись поиск и апробация методов проведения полевых опытов, выполнение аналитических работ, интерпретация полученных данных, подготовка и публикация основных результатов исследований.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлены и доложены на Докучаевских молодежных чтениях в Санкт-Петербурге (1999, 2004 гг.), Международном симпозиуме в Берлине (2001 г.), Международной конференции в Томске (2002 г.), ГУ съезде Докучаевского общества почвоведов в Новосибирске (2004 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 142 страницах, содержит 14 таблиц и 24 рисунка. Библиографический список использованной литературы включает 208 источников, в том числе 57 работ зарубежных авторов.
