Введение к работе
Актуальность проблемы. Почвы сельскохозяйственных угодий юго-восточной окраины Западной Сибири в пределах Кемеровской области обладают высоким потенциальным плодородием, содержат значительное количество гумуса, имеют средний и тяжелый гранулометрический состав. Анализ в границах почвенных округов кислотности почв, содержания подвижного фосфора, обменного калия, гумуса показал различия не только между почвенными округами, но и неоднородность этих параметров.
Для формирования более однородных по почвенному плодородию территорий необходимо выделение почвенно-агрохимических районов. Почвенно-агрохимическое районирование является естественно-научной основой для разработки мероприятий по планированию применения мелиорантов, оптимального распределения материальных ресурсов (макро- и микроудобрений, горюче-смазочных материалов, комплекса машин для проведения агрохимических работ по известкованию, фосфоритованию, внесению органических и минеральных удобрений). Оптимальное распределение материальных ресурсов на основе почвенно-агрохимического районирования - одно из условий рыночной экономики, максимизации прибыли сельскохозяйственных предприятий.
Почвенно-агрохимическое районирование необходимо и для организации мониторинга за состоянием почвенного плодородия, наиболее эффективного осуществления мероприятий по его повышению и увеличению урожайности сельскохозяйственных растений.
Почвенный покров Кемеровской области подвергается значительному антропогенному воздействию сельскохозяйственного и промышленного производства. Вследствие этого изменяется функция почв по формированию биомассы растений - плодородие. Количественными показателями происходящих в почвах процессов могут служить агрохимические параметры почв, определяющие плодородие и развитие сельского хозяйства. Зерновые культуры в структуре посевных площадей занимают более 50%. Основная задача, поставленная перед агропромышленным комплексом области - устойчивое снабжение населения Кузбасса продуктами питания за счет местного производства. Изучение содержания и динамики биогенных элементов в
почвах позволит рационально использовать их для формирования заданных уровней урожайности.
При антропогенном воздействии изменяется нормальный фон содержания химических веществ, и их концентрация может превысить предельно допустимую и обусловить загрязнение почв. Такие почвы становятся источником загрязнения растениеводческой продукции.
Для сельскохозяйственного производства Кемеровской области с развитой промышленностью важно не только обеспечить растения подвижными питательными веществами, но и получить продукцию, соответствующую гигиеническим требованиям.
Цель исследований - разработать теоретические основы и провести почвенно-агрохимическое районирование юго-восточной окраины Западной Сибири, дать современную оценку плодородия пахотных почв, их антропогенной трансформации и разработать агрохимические приемы повышения плодородия почв, продуктивности и качества возделываемых культур в системе почвенно-агрохимического районирования.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
- исследовать антропогенную трансформацию почв в системе
почвенного районирования;
- провести почвенно-агрохимическое районирование юго-
восточной окраины Западной Сибири;
определить уровень и варьирование валового содержания тяжелых металлов и их подвижных соединений в почвах;
установить уровень и варьирование тяжелых металлов в растениеводческой продукции;
определить вынос основных питательных веществ полевыми культурами с урожаем;
определить влияние почвенных показателей плодородия и гидротермического коэффициента вегетационного периода на изменение урожайности и качества зерновых культур;
рассмотреть динамику балансов гумуса и основных питательных элементов в системе почвенно-агрохимического районирования;
определить эффективность минеральных и органических удобрений в системе почвенно-агрохимического районирования;
- разработать мероприятия, обеспечивающие воспроизводство
плодородия почв и повышение продуктивности полевых культур. Научная новизна результатов исследований.
Впервые проведено почвенно-агрохимическое районирование изученной территории, охарактеризовано современное состояние пахотных почв по кислотности, содержанию тяжелых металлов, гумуса и обеспеченности подвижными питательными веществами. Изучена антропогенная трансформация почв по данным локального мониторинга и комплексного агрохимического обследования.
Определен баланс органического вещества почвы и основных элементов минерального питания. Установлен уровень содержания тяжелых металлов в почвах и основной сельскохозяйственной продукции.
Исследована связь урожайности и качества зерновых культур с условиями увлажнения вегетационного периода и основными агрохимическими характеристиками почв. Определены наиболее вероятные значения урожайности зерна яровых пшеницы и ячменя по каждому показателю свойств и выведены прогностические модели урожайности.
Впервые обобщены материалы полевых опытов Кемеровского центра агрохимической службы за период с 1966 по 2005 гг. по изучению эффективности удобрений. На защиту выносятся:
принципы и методы выделения почвенно-агрохимических районов и подрайонов в почвенных округах Кемеровской области;
баланс питательных веществ в земледелии как основа управления плодородием почв и продуктивностью культур;
система приемов, обеспечивающих воспроизводство плодородия почв и повышение урожайности полевых культур.
Практическая значимость работы и реализация результатов. Почвенно-агрохимическое районирование юго-восточной окраины Западной Сибири позволяет дать агрохимическую характеристику почв, показывает, что пахотные почвы еще достаточно плодородны.
В зависимости от степени антропогенной трансформации и на основе бездефицитного баланса гумуса, основных элементов питания разработан комплекс приемов воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности полевых культур. Показана экономиче-
екая и биоэнергетическая целесообразность широкого применения разработанных мероприятий.
Картограммы почв по кислотности, содержанию гумуса, подвижного фосфора, обменного калия в системе почвенно-агрохимического районирования позволяют выделить районы, остро нуждающиеся в проведении известкования, внесения удобрений. Определены наиболее эффективные дозы удобрений для повышения плодородия почв и продуктивности агроценозов в системе почвенно-агрохимического районирования.
Результаты исследований вошли в разработку целевых программ «Сохранение и восстановление плодородия почв сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов Кемеровской области» на 2002-2005 и 2006-2010 гг. Основные выводы работы используются при повышении квалификации сельскохозяйственных кадров.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на областных и районных агрономических совещаниях с 1994 по 2006 г., на научно-практической конференции международной ассоциации агрохимиков и агроэкологов (Москва, 1994), на международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 1998), на международной научной конференции «Эволюция и деградация почвенного покрова» (Ставрополь, 2002), на межрегиональной научно-практической конференции «Повышение плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в зонах рискованного земледелия» (Барнаул, 2004), на межрегиональной научно-практической конференции «Агрохимия: наука и производство» (Кемерово, 2004), на международной научно -практической конференции «Вузовская наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2005), на международной научно - практической конференции «Плодородие почв, эффективность средств химизации и методы оптимизации питания растений» (Иркутск, 2005), на научно-практической конференции «Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири» (Кемерово, 2005), на межрегиональном специализированном конгрессе «Плодородие почв Сибири» (Барнаул, 2005), на научно-практической конференции «Эффективность удобрений в сельском хозяйстве и пути увеличения объемов их применения» (Москва, 2006), на совещаниях директоров агрохимической службы России.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 42 научных работы, в том числе 15 в центральной печати и одна монография, общим объемом 55 печатных листов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций производству, списка литературы. Содержание изложено на 351 странице машинописного текста, включает 103 таблицы, 50 рисунков, 23 приложения. Библиографический список состоит из 327 наименований, из них 11 на иностранном языке. При оформлении диссертационной работы использованы возможности компьютерной графики, текстового редактора Word.
