Введение к работе
Актуальность работы. Роль длительных опытов, как уникальной экспериментальной базы, позволяющей проводить исследования комплекса компонентов агроэкосистем в их взаимосвязи с природными и агрогенными факторами, а также их изменения во времени с учетом разнообразных зональных условий хорошо известна ученым и специалистам всего мира. Длительные полевые опыты являются основным научным фундаментом, позволяющим адекватно оценивать изменения медленно текущих во времени процессов, свойств, режимов, состояний различных показателей почв, особенно таких фундаментальных, как гумус, азотный фонд, гранулометрический и минералогический составы.
В большинстве длительных опытов России не проводились системные исследования органического вещества почв по единой научной программе с использованием унифицированных для различных природных зон методов. Изучение гумуса почв в опытах носили случайный характер.
Изучение органического вещества в длительных опытах позволяет характеризовать реальные изменения его состава и свойств, а также их многолетнюю динамику, которые отражаются практически на всех физических, химических, биологических процессах и режимах почв, а в итоге, на урожае и качестве сельскохозяйственных культур.
Цель и задачи исследований
Изучить количественные и качественные изменения cостояния гумуса дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава в длительных опытах при применении различных систем удобрения с использованием современных подходов и методов.
Задачи исследований:
1. Изучить содержание гумуса и его многолетнюю динамику в длительных опытах ВНИИ льна и ЦОС ВНИИА.
2. Исследовать фракционно-групповой состав гумуса в опытах.
3. Определить содержание активных компонентов гумуса, используя методы, рекомендованные комиссией Географической сети опытов с удобрениями.
4. Изучить потенциальную биологическую активность почв разных вариантов длительного опыта ВНИИЛ.
5. Дать аналитическую оценку изменений органического вещества почв с использованием дискриминантного анализа.
Научная новизна работы. При исследовании органического вещества почв в настоящее время уделяется мало внимания его качественному составу, содержанию подвижных, лабильных форм, биологической активности почвы, динамики по годам проведения опытов. В большинстве случаев авторы ограничиваются определением общего углерода. По полученным данным трудно судить о направленности и глубине происходящих изменений состояния органического вещества почвы под воздействием интенсивного сельскохозяйственного производства, выявить признаки изменения его параметров на ранних стадиях, определить приемы оптимизации его состояния.
В данной работе нами использованы различные подходы и методы для более полной характеристики гумуса и диагностики направленности его количественных и качественных изменений в процессе трансформации за многолетний период. Впервые показана взаимосвязь между различными параметрами, характеризующими качественный состав гумуса, биологическую активность, урожаем возделываемых культур и продуктивностью севооборота.
Практическая значимость работы. Исследования показали, что при оценке состояния гумуса, дополнительно к величине его содержания необходимо использовать показатели активного пула органического вещества: подвижное органическое вещество I фракция, извлекаемая 0,1 н. NaOH по схеме Тюрина; лабильные гумусовые вещества, вытяжка 0,1 М Na4P2O7, рН 7,0 - метод Дъяконовой, углерод, экстрагируемый горячей водой (ЭГВ) - метод Шульц, которые дают ценную дополнительную информацию об изменении качественных параметров органического вещества на ранних стадиях проведения опыта, отражают взаимосвязь с продуктивностью почв, её плодородием и должны использоваться при характеристики состояния гумуса в длительных опытах и мониторинге почв для разработки приемов его оптимизации.
Положения, выносимые на защиту
1. Изучение органического вещества в длительных опытах позволяет характеризовать реальные изменения его состава и свойств при применении различных систем удобрения, а также их многолетнюю динамику, которые отражаются практически на всех физических, химических, биологических процессах и режимах почв, а в конечном итоге, на урожае сельскохозяйственных культур.
2. Длительное применение органических и органо-минеральных систем удобрения на дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава поддерживали более высокий уровень содержания гумуса, чем варианты с минеральной системой.
3.Уменьшение содержания гумуса сопровождается изменением основных параметров качественного состава: снижением содержания гуминовых кислот, усилением фульватизации, обеднением органического вещества почвы активными, легко трансформируемыми соединениями.
4. Снижение уровня содержания химически и биологически активных органических веществ в составе гумуса приводит к разрушению центральной части макромолекулы ГК, потери устойчивости органического вещества, что в свою очередь определяет снижение уровня гумуссированности почвы и потерю её плодородия.
5. При исследовании органического вещества почв в длительных опытах нельзя ограничиваться определением только общего углерода почвы. Необходимо исследовать качественные показатели гумуса, как надежные диагностические ориентиры направленности трансформации органического вещества и разработки приемов управления процессом гумусообразования в пахотных почвах.
Личный вклад автора. Соискатель принимал непосредственное участие в отборе и исследовании почвенных образцов в опытах. Проводил анализ архивных почвенных образцов двух длительных опытов. Все аналитические работы, статистическая обработка, интерпретация полученных данных, были выполнены в лаборатории изучения географических закономерностей действия удобрений и информационного обеспечения Геосети Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова лично.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы были представлены на 45-ой научной конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей ученых степеней доктора и кандидата наук «Применение средств химизации для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур» (г. Москва, ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова, 2011 г.); Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (г. Санкт-Петербург, СпбГУ имени В.В. Докучаева, 2011 г.); Международной конференции «100 лет почвенной науки в Болгарии» (г. София, 2011 г.); 46-ой Международной научной конференции молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей ученых степеней доктора и кандидата наук «Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (г. Москва ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова, 2012 г.); Всероссийской конференции учреждений-участников Географической сети опытов с удобрениями «Состояние и пути повышения эффективности исследований в системе Географической сети опытов с удобрениями» (г. Москва ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова, 2012 г.); Всероссийской школы молодых ученых и специалистов «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (г. Воронеж, ГНУ Воронежский НИИСХ имени В.В. Докучаева, 2012 г.); VI съезде общества почвоведов им. В.В. Докучаева (г. Петрозаводск, 2012 г.).
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикаций результатов исследований соискателями ученых степеней.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания схем и методик проведения опытов, экспериментальной части, выводов, списка литературы, приложения. Работа изложена на 116 страницах машинописного текста, включает 23 таблицы и 25 рисунков. Список литературы включает 156 наименований, в том числе 16 на иностранных языках.
