Введение к работе
Актуальность работы. Современное состояние садоводства, как отрасли сельского хозяйства в России в целом, так и по основным показателям урожайности, валовому производству всех плодовых и ягодных культур в промышленном производстве, далеко не соответствует научному потенциалу российской садоводческой науки, что отмечается многими исследователями (Потапов и др., 1999). В конце прошлого столетия под садами и ягодниками в России было занято 853 тыс. га, в том числе под семечковыми - 518 тыс. га. К настоящему времени общая площадь плодовых и ягодных насаждений снизилась почти в 1,5 раза, тогда как площадь насаждений в плодоносящем возрасте практически не изменилась. У семечковых она составляет 478 тыс. га. Это свидетельствует о том, что за последние десятилетия площади закладываемых плодовых насаждений постоянно уменьшаются, т.е. не происходит обновления основных средств производства, и они стареют.
По возрастному составу более 50% насаждений яблони и груши имеют возраст до 20 и 35% свыше 30 лет. Доля плодоносящих садов семечковых культур составляет более 70%. Изреженность насаждений колеблется в пределах 10 до 20%, а в некоторых регионах и хозяйствах достигает 80%. Высокая изреженность насаждений является фактором низкой продуктивности садов, что указывает на необходимость периодических бонитировок на основе таксации.
Несмотря на общеизвестные преимущества интенсивных садов на клоновых подвоях, яблоневые сады в России на них занимают около 10 % от общей площади в ЦЧР. В Тамбовской области их примерно в 3 раза больше. Большинство слаборослых садов в Тамбовской области заложено на районированном полукарликовом подвое 54-118, а также имеются сады на перспективном карликовом подвое 62-396.
В условиях изменения антропогенных нагрузок на агроэкосистемы, связанных с усилением техногенных выбросов, сокращения поставок минеральных удобрений сельскому товаропроизводителю, уменьшения поголовья скота, с чем сопряжено сокращение органических удобрений, происходит прогрессирующее падение почвенного плодородия. Все это отражается на усилении отрицательного баланса основных и других химических элементов питания для яблонь, снижает реализацию ими генотипического потенциала.
По указанным причинам садоводство становится всё менее эффективным не только в связи с увеличением затрат на производство плодово-ягодной продукции и её удорожанием, но и со снижением устойчивости плодовых растений к комплексам биотических и абиотических стрессов. Немаловажное значение имеет осознание населением опасности техногенного загрязнения продукции плодоводства.
В сложившейся эколого-экономической ситуации актуальным является теоретическое и экспериментальное обоснование формирования интенсивных яблоневых насаждений при производстве нормативно экологически безопасной продукции.
Цель исследований - теоретическое и экспериментальное обоснование формирования интенсивных яблоневых насаждений при производстве нормативно безопасной продукции.
В связи с поставленной целью определены задачи исследований:
1. Обобщить состояние интенсивных насаждений яблони, роль защитных насаждений в садоводстве, агроэкологическое состояние почв и задачи стабилизации плодородия.
2. На основе почвенно-климатических условий дать агроэкологическую оценку размещения интенсивных насаждений на территории Тамбовской равнины.
3. Выявить роль почвенных условий, садозащитных полос на свойства почвы, рост и развитие, особенности продуктивности сортов разного возраста в связи с задачами производства экологически нормативных плодов.
4. Оценить экологические аспекты использования средств химизации.
5. Показать особенности аккумуляции биогенных элементов и тяжелых металлов, их содержание и роль в системе «почва-растение».
6. Наметить особенности совершенствования нормативных требований к почвам при выращивании экологически безопасных плодов яблони.
7. Провести анализ загрязнителей почв и растений.
8. Установить связь химических элементов почвы с заболеваемостью населения.
9. Обосновать экономическую эффективность возделывания интенсивных насаждений яблони в условиях Тамбовской равнины.
10. Разработать проект требований к почвам с учетом производства яблок для детского и лечебно-профилактического питания взрослого населения.
Научная новизна работы. Установлено, что урожайность яблони зависит от подтипа почв и активности аккумуляции поллютантов (преимущественно свинца и мышьяка) яблоками. Показано, что на территории Тамбовской равнины преобладающими материнскими породами являются карбонатные лессовидные глины и суглинки. Наличие кальция способствует накоплению гумусовых веществ в почвах и препятствует вымыванию органических соединений в нижележащие горизонты. Доказано, что к наиболее садопригодным относится чернозем выщелоченный, чернозем типичный и темно-серые лесные почвы. Содержание гумуса в черноземах Тамбовской равнины снижается от 7,6 до 4,2% в корнеобитаемом слое почвы плодовых насаждений при продвижении с юга на север, а реакция почвенного раствора изменяется от близко к нейтральной до сильнокислой.
Уточнена экологическая роль садозащитных лесных полос. Показано, что они способствуют оптимизации температуры и водного режима сада, но снижают продолжительность освещения в первых рядах яблонь от смежных с ними рядов на северной стороне квартала в среднем до 77,6%, на южной - до 22.4%, на западной - до 46,5%. Установлено, что коэффициент корреляции между активностью корневой системы и продуктивностью фотосинтеза варьирует в пределах от 0,25 до 0,89. Он выше у слаборослых подвоев, чем у сильнорослых. Зависимость между активностью корней и продуктивностью фотосинтеза в значительной степени определяется привитым сортом. Для яблони сорта Мелба характерна нелинейная связь, для сорта Коричное полосатое - линейная. По форме связи Антоновка обыкновенная ближе к Коричному полосатому, Оранжевое - к Мелбе. Более высокая степень подмерзания отмечается на серых лесных почвах, меньше - на черноземе выщелоченном. Большинство сортов яблони на полукарликовом подвое 54-118 за 20 лет плодоношения характеризуются как регулярно плодоносящие, имеющие индекс периодичности – 0,27.
Радиационная ситуация в пределах Тамбовской равнины находится на безопасном уровне, но некоторые подтипы почв отличаются высокой загрязненностью тяжелыми металлами и мышьяком. Поллютанты и эссенциальные элементы в почвах северной части региона располагаются в следующей возрастающей последовательности: Cd < Mn < Zn < Cu < Pb < Ni, а в южной - Cd < Zn < Mn < Cu < Pb < Ni. Содержание кадмия и свинца в черноземно-луговой почве приближается к ПДК. Повышенная кислотность почвы, пониженный рельеф, заросшие садозащитные полосы, снижение уровня агротехники, нерациональное применение химических средств защиты растений от вредителей, болезней и грызунов способствуют увеличению накопления тяжелых металлов и мышьяка в листьях и плодах. Тяжелые металлы, содержащиеся в удобрениях, не оказывают существенного влияния на загрязнение почв.
Количество опасных элементов в почве и растениях отличается в зависимости от типа, подтипа, гранулометрического состава почв, а даже сортовых особенностей яблони. Впервые установлено, что на всех подтипах черноземов содержание тяжелых металлов и мышьяка в листьях яблони больше, чем в плодах. Абсолютное содержание этих элементов в почве всегда больше, чем в листьях и плодах. Доказано, что плоды, выращенные на типичном и выщелоченном черноземах Тамбовской равнины, по содержанию тяжелых металлов и мышьяка относятся к экологически безопасной продукции сада.
Практическое значение работы и реализация ее результатов. Разработанные новые теоретические и практические положения и выявленные закономерности позволяют на научной основе проводить выбор почв под закладку новых интенсивных яблоневых насаждений с целью производства экологически безопасных плодов яблонь. Показано, что районированные сорта яблони в сочетании со слаборослыми подвоями обеспечивают высокую экономическую и экологическую эффективность в условиях Тамбовской равнины. Обоснована возможность использования листьев яблони в качестве тест-объекта для контроля техногенного загрязнения почв и плодов. Для блокирования в почве подвижности тяжелых металлов и насыщения почв кальцием рекомендуется применение кальцийсодержащих соединений (карбонат кальция, дефекат, фосфогипс, внесенные по 5 т/га). Для увеличения емкости поглощения целесообразно внесение в почву цеолита – клиноптилолита в дозе 15 т/га.
Разработан проект нормативных требований по содержанию тяжелых металлов и мышьяка в черноземных почвах при производстве экологически безопасной продукции в интенсивных яблоневых насаждениях. Рекомендации по технологии выращивания слаборослого интенсивного сада в средней зоне садоводства Российской Федерации позволили СПК «Дубовое», ЗАО «Агрофирма 15 лет Октября» на 10-й год получать 250-300 ц/га и более товарных, экологически нормативных плодов яблони.
В 1994 году Указом Президента РФ от 10 января за № 1187 сотрудникам Мичуринского ГАУ за селекцию зимостойких слаборослых подвоев яблони, их размножение и технологии возделывания интенсивных садов присуждена Государственная премия Российской Федерации. Разработки, внедренные в производство, неоднократно отмечались медалями и дипломами ВВЦ России (ВДНХ СССР).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и публиковались в материалах Международных конференций по проблемам: «Потенциал продуктивности сортов и насаждений яблони» (Москва, 1998), «Слаборослое садоводство» (Мичуринск, 1999), «Научные основы устойчивого садоводства России» (Мичуринск, 1999), «Новые сорта и технологии возделывания плодовых и ягодных для садов интенсивного типа» (Орел, 2000), «Современные проблемы технологии производства, хранения, переработки и экспертизы качества сельскохозяйственной продукции» (Мичуринск, 2007), «Realizri i perspective n horticultur, viticultur, vinificaie i silvicultur”consacrat aniversrii a 100 ani de la naterea profesorului universitar Gherasim RUDI (1907-1982) 1-2 martie 2007» (Кишинев, 2007), «Реалии 21 века в свете учения В.И. Вернадского» (Тамбов, 2007), на научно-практической конференции РАН «Здоровье для здорового человека» (Мичуринск, 2007), на межрегиональных научно-практических конференциях: «Современные проблемы отрасли растениеводства и их практическое решение» (Мичуринск, 2006, 2007), «Вопросы современной науки и практики» (Тамбов, 2008),”Agricultura modern-realizri i perspective”(Кишинев, 2008), «Климат, экология, сельское хозяйство Евразии» (Иркутск, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 42 работы в форме монографий, научных статей, рекомендаций производству, учебных пособий с грифом УМО, в том числе 9 статей в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 патента на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, выводов и рекомендаций, изложена на 370 страницах текста, содержит 52 таблицы, 31 рисунок. Список литературных источников включает 475, из них 50 на иностранных языках.
