Введение к работе
Актуальность темы
Главное богатство Центрально-Черноземного региона, в том числе Воронежской области, - черноземы. Их интенсивное использование в ряде случаев привело к сильной антропогенной деградации, о чем свидетельствуют снижение запасов гумуса и ухудшение его качественного состава, а также загрязнение почвы тяжелыми металлами (ТТЛ), происходящее обеднение ее азотом, фосфором, калием, кальцием. В результате отрицательного баланса кальция в почвах нарастает процесс подкисления. Все это заметно обострило проблему плодородия черноземов.
В этой связи в 80-х годах прошлого столетия был предложен метод комплексного агрохимического окультуривания полей (КАХОП), который предполагает внесение повышенных норм органических и минеральных удобрений для поддержания бездефицитного баланса гумуса, а также повышение содержания в почве доступных форм фосфора и калия до оптимального уровня.
Однако в последнее время появился ряд исследований, указывающих на небезопасность длительного внесения в почву удобрений, из-за содержания в них определенных количеств примесей тяжелых металлов. Высказываются опасения о возможности загрязнения почв тяжелыми металлами, заметного накопления их подвижных форм в пахотном слое, попадания тяжелых металлов в трофические цепи, одним из звеньев которых является человек.
В связи с возрастающими масштабами загрязнения почвенного покрова России побочными продуктами удобрений, отходами промышленного производства, кислотными осадками вопрос об экологическом состоянии почв становится все более актуальным.
В период интенсивной химизации земледелия, когда с каждым годом применяются все большие объемы минеральных, органических, а также известковых удобрений, в сельскохозяйственную практику внедряются прогрессивные технологии возделывания культур, возрастает комплексная антропогенная нагрузка на почву, важно не только получать высокие урожаи культур, но и знать, какое влияние окажут средства химизации на биологические свойства почвы и экологическую обстановку в ней.
Цель работы: дать комплексную оценку влияния повышенных норм удобрений на продуктивность звена севооборота, изменение агрохимических показателей плодородия чернозема выщелоченного, качество продукции и состояние тяжелых металлов в системе почва - растение.
Задачи:
1. Установить влияние повышенных норм удобрений на пищевой режим чернозема выщелоченного и его динамику в звене севооборота
Определить влияние повышенных норм удобрений на изменение содержания гумуса и показателей почвенной кислотности в черноземе выщелоченном.
Выявить зависимость продуктивности звена севооборота от уровня удобренности чернозема выщелоченного.
Изучить действие повышенных норм удобрений, а также мелиорантов на содержание тяжелых металлов в почве и на поступление их в растения озимой пшеницы и сахарной свеклы.
Дать экономическую оценку применения повышенных норм удобрений, а также мелиорантов при возделывании озимой пшеницы и сахарной свеклы на черноземе выщелоченном в условиях лесостепи ЦЧЗ.
Научная новизна состоит в том, что впервые в условиях ЦЧЗ на выщелоченном черноземе дана комплексная оценка применения повышенных норм удобрений в звене севооборота, установлена оптимальная система применения удобрений, обеспечивающая максимальную продуктивность звена севооборота, сохранение и воспроизводство почвенного плодородия, не приводящая к негативным изменениям окружающей среды.
Защищаемые положения:
Внесение органических и минеральных удобрений в пар в дозах, рассчитанных по системе КАХОП, способствует максимальному накоплению запасов минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в черноземе выщелоченном, тем самым создается благоприятный пищевой режим в течение вегетации исследуемых культур звена севооборота.
При интенсивном использовании чернозема выщелоченного наблюдается тенденция к подкислению пахотного слоя почвы, причем изменения показателей почвенной кислотности в худшую сторону происходят как с применением минеральных удобрений, так и на контрольном варианте, совместное же внесение органо-минеральных удобрений стабилизирует этот процесс.
Длительное и краткосрочное применение повышенных норм удобрений и мелиорантов не приводит к заметному изменению содержания валовых и подвижных форм изучаемых тяжелых металлов в черноземе выщелоченном, при этом внесение фосфатов и извести обеспечивало детоксикационный эффект, переводя подвижные формы свинца, цинка, кадмия, меди, никеля, марганца в малорастворимые (малоподвижные) формы металлов, что снижало их фитотоксичность.
Максимальная урожайность озимой пшеницы и сахарной свеклы в звене севооборота получена при совместном внесении органо-минеральных удобрений в дозах, рассчитанных по системе КАХОП. На этих вариантах получены зерно высокого качества и максимальный сбор сахара.
5. При внесении повышенных норм удобрений в звене севооборота, а также высоких доз удобрений и мелиорантов под сахарную свеклу наиболее экономически эффективными были варианты при совместном внесении органе—минеральных удобрений и с последействием карбоната кальция на фоне навоза.
Практическая значимость
Внедрение предложенной системы удобрения на черноземе выщелоченном позволит повысить почвенное плодородие, получать максимальную продуктивность звена севооборота, продукцию высокого качества и предотвратить загрязнение окружающей среды. Результаты исследований могут быть использованы при изучении курса «Агрохимия» студентами агрономических специальностей.
Апробация работы и публикации
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ВГАУ в 2007 - 2009 гг., на межвузовском этапе смотра - конкурса на лучшую аспирантскую научную работу по Центральному федеральному округу в г. Орле в 2008 г., межрегиональной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве и технические средства их реализации» в ВГАУ в 2009 году. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 1 в издании, реферируемом ВАК РФ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа изложена на 236 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, семи глав, выводов и предложений производству. Включает 38 таблиц, 9 рисунков, 44 приложения. Список литературы состоит из 325 наименований, в том числе 26 на иностранных языках.
