Введение к работе
Актуальность проблемы. По своей специфике сельскохозяйственное производство не может быть сосредоточено на ограниченной территории, а должно размещаться на значительных пространствах. Для такой страны, как Россия, расположенной в нескольких природно-климатических зонах, это связано не только с продовольственной, но и с экологической безопасностью – при техногенных авариях и катастрофах важна именно рассредоточенность сельскохозяйственных земельных угодий. Особую важность северные территории приобретают при глобальных изменениях климата, проявляющихся периодическими аномальными засухами в южных и центральных регионах европейской части нашей страны. В связи с этим, особое значение для России представляет потенциал этих земель, который до настоящего времени изучен недостаточно хорошо.
Земли сельскохозяйственного назначения относятся к числу важнейших условий существования человечества. Наряду с изучением отдельных свойств почв и природных комплексов все более насущным становится исследование общих закономерностей функционирования почвы не только как средства производства, но и как незаменимого природного ресурса, а также разработка научных методов организации территории для дальнейшего сельскохозяйственного использования, в частности, получения высоких и качественных урожаев кормовых растений. В связи с распадом СССР и образованием ряда самостоятельных государств, для страны были утрачены большие площади плодородных земель, расположенных в южных регионах. Земледелие России приобрело более северный характер, в связи с чем возросло значение сельскохозяйственных угодий, расположенных в высоких широтах. Система применения удобрений в экстремальных условиях Крайнего Севера должна предусматривать получение требуемого уровня урожайности сельскохозяйственных культур высокого качества, сохранение и повышение плодородия почв, а также охрану окружающей среды от загрязнения. Необходимой предпосылкой этого является изучение закономерностей действия удобрений на величину и качество урожая, устойчивость растений к экстремальным условиям произрастания, оптимизация применения удобрений в зависимости от почвенных и климатических условий.
В условиях наступающего техногенного кризиса заметную роль играет и формирование благоприятной городской среды. Для восстановления экологического равновесия между застроенной и природной средами в черте городов необходима экологизация урбанизированных территорий, включающая реконструкцию мест расселения и реставрацию нарушенных ландшафтов. Важнейшей составляющей частью таких ландшафтов являются городские почвы, изучению которых посвящена одна из глав. Исследование качественного состояния урбаноземов, как одной из составных частей окружающей нас природной среды, их оценка для целей озеленения и улучшения здоровья населения является актуальным направлением городской экологии.
С начала XXI века в России и, особенно, в её европейской части происходит переориентация экономических и политических интересов в направлении Европейского севера и, в частности, Арктики, так как именно в северных регионах страны сосредоточена основная часть ее природных богатств. Сохранение и защита этого достояния, рациональное использование всех природных ресурсов, в том числе и земельных, должны рассматриваться как важнейший фактор развития и сохранения суверенитета страны и ее продовольственной безопасности.
Целью исследований было выявление закономерностей формирования продуктивных и устойчивых агроэкосистем в условиях Крайнего Севера.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
Изучить влияние удобрений и известкования на динамику агрохимических свойств подзолистых и торфяных почв по результатам многолетнего мониторинга;
Выявить влияние агрохимических средств на количественные и качественные показатели выращиваемых кормовых трав;
Определить устойчивость основных сельскохозяйственных культур к экстремальным условиям произрастания;
Дать агроэкологическую характеристику городских почв заполярных городов для целей ландшафтного проектирования;
Оценить земельные ресурсы Мурманской области и перспективы освоения новых земель для сельского хозяйства.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Длительное применение агроэкологически рациональных доз удобрений и мелиорантов приводит к положительным изменениям агрохимических свойств окультуренных подзолистых и торфяных почв.
2. При сбалансированном режиме питания растений наблюдается существенный рост урожайности кормовых культур и улучшение их качества по таким показателям, как содержание сухого вещества, сырого протеина, сырой золы, органического фосфора и сырой клетчатки.
3. Экологическая устойчивость кормовых трав в условиях Крайнего Севера эффективно регулируется за счет агротехнических и агрохимических средств.
4. Урбанозёмы заполярных городов имеют невысокое содержание макроэлементов и большинства микроэлементов. Естественный радиоактивный фон почв соответствует нормативным показателям, они не подвергались загрязнению техногенными радионуклидами. Для реализации озеленительного этапа ландшафтного проектирования этих почв обязательным является проведение комплекса стандартных агротехнических мероприятий - известкования, внесения органических и минеральных удобрений.
5. Ухудшение современного состояния земельного фонда в Мурманской области обусловливает необходимость освоения новых сельскохозяйственных угодий. По результатам многолетнего агрохимического мониторинга в сочетании с применением ГИС-технологий предложены варианты сельскохозяйственного освоения перспективных территорий в юго-западной части Мурманской области.
Научная новизна. Впервые в условиях Мурманской области проведена комплексная агроэкологическая оценка динамики кислотности, содержания гумуса и основных питательных веществ в пахотных почвах при длительном применении минеральных и органических удобрений.
В многолетнем цикле исследований подтверждена незаменимая роль минеральных и органических удобрений для получения высоких и устойчивых урожаев злаковых трав. На основе корреляционно-регрессионного анализа выявлены связи урожайности зеленой массы кормовых трав с дозами азотных, фосфорных и калийных удобрений. Построены ранжированные ряды влияния различных удобрений на качественные показатели кормовых культур.
Впервые дана оценка агроэкологического состояния почв ряда городов Мурманской области и показаны пути поддержания их плодородия.
С использованием материалов дистанционного зондирования Земли и программных продуктов геоинформационных систем предложены перспективные участки для сельскохозяйственного освоения на Кольском Севере.
Практическая значимость и реализация исследований. Полученные данные являются теоретической и практической базой для разработки и рационального использования земельных ресурсов в условиях Заполярья. Они составляют основу для применения оптимальных доз органических и минеральных удобрений на почвах различного генезиса, для разработки динамических (имитационных) моделей продукционного процесса и программирования урожаев кормовых трав. Результаты исследований нашли свое отражение в учебном процессе по таким дисциплинам как геоэкология, агроэкология и почвоведение, а также при проведении летних учебных практик в Кольском филиале Петрозаводского государственного университета.
Апробация работы. Основные материалы и положения диссертационной работы докладывались на международных и всероссийских конференциях, в том числе: в рамках Баренц-арктического региона (2001 г. в г. Апатиты); Международных конференциях по производству фуража и его рациональному использованию в странах Северной Европы (2002 г., Норвегия, Финляндия); Развитие луговодства кормовых трав в рамках «Баренц-Агрофорум» (2002 г., Швеция); Международная конференция, посвящённая 80-летию «Полярной опытной станции» ВИРа, «Теоретические и практические аспекты адаптивности растительных ресурсов в условиях Мурманской области (2003 г., г. Апатиты); «Растениеводство на Европейском севере: состояние и перспективы» конференция посвящённая 50-летию кафедры агрономии и почвоведения ПетрГУ (2004 г., г. Петрозаводск); «Структурно-функциональные особенности биосистем севера» конференция, посвящённая 65-и летию ПетрГУ и Эколого-биологического факультета (2005 г., г. Петрозаводск); «Агрохимические приёмы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтных системах земледелия» (2006 г., г. Москва); «Агрохимические приёмы рационального применения средств химизации, как основа повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур» (2007 г., ВНИИА, г. Москва); V Международной научно-практической конференции, Архангельск, Поморский университет, 2007 г.; на Всероссийской конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, с/х на пути к инновациям», Москва, МГУ, 2008 г.; «Применение средств химизации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (2010 г., ВНИИА, г. Москва); на ежегодных семинарах-совещаниях, посвящённых земледелию и кормопроизводству на Кольском севере и в Баренц-регионе.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 53 работы, в том числе 2 монографии, одно учебное пособие, 15 статей в изданиях, рекомендованных ВАК. По результатам конкурса «Агрохимик года» по работам, опубликованным в рецензируемом научно-практическом журнале «Агрохимический вестник» рекомендованном ВАК, в 2009 году соискатель признан лауреатом в номинации «Автор года» за цикл опубликованных статей.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 310 страницах и состоит из введения, 6 глав, выводов и списка литературы, который включает 596 наименований, в том числе 56 на иностранных я зыках. Работа содержит 52 таблиц, 20 рисунков, 20 приложений.
