Введение к работе
Актуальность работы. Черноземы по праву считаются лучшими почвами мира и являются «золотым фондом» почвенного покрова стран, в которых они сформировались. В России сосредоточено 52% мировых площадей и в настоящее время практически все вовлечены в сельскохозяйственный оборот. Площадь черноземов выщелоченных в комплексе с лугово-черноземными почвами в Тюменской области составляет 567 тыс. га, из которых 85% приходится на пашню. В условиях интенсификации сельского хозяйства антропогенная нагрузка на почвы, вовлеченные в пашню, возросла многократно. Это привело к необходимости углубленного изучения свойств и режимов в агрофитоценозах. Исследования К.П. Горшенина (1955); Л.Н. Каретина (1990); И.Д. Комиссарова (1991); Б.М. Кленова (1981; 2000); Г.П. Гамзикова (1981); И.В. Греховой (2000); И.В. Синявского (2001); Ю.И. Ермохина (2002); А.А. Танасиенко (2003); Л.А. Сеньковой (2007) являются фундаментом для дальнейших исследований плодородия пахотных почв Западной Сибири и России в целом.
При введении черноземов выщелоченных в сельскохозяйственный оборот естественный почвообразовательный процесс нарушается, что приводит к агрогенной трансформации плодородия данных почв. Исследование динамики элементов плодородия с момента распашки целины и до восстановления старопахотного чернозема выщелоченного под залежью является актуальным и дает возможность теоретического обоснования разработки системы земледелия на основе эколого-геохимических принципов почвообразования.
Цель исследований. Выявление изменений в строении, составе и свойствах черноземов выщелоченных при сельскохозяйственном использовании в условиях Северного Зауралья.
Основные задачи:
исследовать изменение морфогенетических признаков пахотных черноземов выщелоченных;
установить состав и динамику содержания гумусовых веществ в системе «целина-пашня-залежь»;
изучить процесс перераспределения гранулометрических фракций и установить их роль в формировании антропогенно-измененных слоев в профиле пахотного чернозема выщелоченного;
определить особенности структурно-агрегатного состава пахотных черноземов выщелоченных;
выявить изменение агрофизических, физико-химических, водно-физических и агрохимических свойств черноземов в системе «целина-пашня-залежь»;
оценить системы основной обработки почвы и удобрений, обеспечивающих расширенное воспроизводство плодородия пахотных черноземов выщелоченных в условиях Северного Зауралья.
Научная новизна. Впервые для условий Северного Зауралья установлены количественные и качественные изменения черноземов выщелоченных в результате вовлечения их в пахотный фонд. Изучены закономерности развития и интенсивности почвообразовательного процесса в пахотных черноземах. Выявлены факторы, определяющие изменение основных агрофизических, физико-химических, водно-физических и агрохимических свойств черноземов в условиях длительного использования в пашне. Установлено, что антропогенное перераспределение физической глины оказывает непосредственное влияние на микроагрегатный состав, структурную организацию и агрофизические свойства (водопрочность, плотность, поровое пространство) чернозема выщелоченного. Доказано, что залежь, дифференцированная система основной обработки почвы на фоне органоминеральной системы удобрений, рассчитанной на 4,0-4,5 т/га зерна, обеспечивает расширенное воспроизводство плодородия пахотного чернозема выщелоченного.
Защищаемые положения. 1. Вовлечение в пашню целинных черноземов выщелоченных приводит к изменению почвенного профиля, гумусного состояния; гранулометрического состава отдельных слоев.
-
Перевод в залежное состояние, дифференцированная система основной обработки почвы с органоминеральной системой удобрений, рассчитанной на получение 4,0 т/га зерна, обеспечивают стабилизацию плодородия чернозема выщелоченного.
Теоретическая значимость. Разработана концепция почвообразовательного процесса пахотных черноземов выщелоченных в условиях Северного Зауралья. Дано теоретическое обоснование системы земледелия для расширенного воспроизводства плодородия пахотных черноземов.
Практическая значимость. Полученные данные о количественных и качественных изменениях элементов плодородия необходимы для оценки степени деградации старопахотных черноземов выщелоченных и разработки научно-обоснованного прогноза их изменений при агрогенном воздействии. Предложенные теоретические и практические положения являются основой регулирования агрофизических, физико-химических и водно-физических свойств в целях повышения сохранности и устойчивости функционирования черноземов выщелоченных. Полученные результаты применяются для почвенно-экологического мониторинга естественных и антропогенно-измененных экосистем юга Тюменской области. Также используются в лекциях по дисциплинам «Почвоведение с основами геологии», «Система земледелия» и «Агрохимия» в Тюменской государственной сельскохозяйственной академии. На основе полученных данных были созданы рекомендации по ресурсосберегающим технологиям возделывания сельскохозяйственных культур для зоны северной и южной лесостепи по заказу Департамента АПК Тюменской области (2005).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 47 статьях, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ – 19.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы опубликованы в журналах регионального и Российского уровня, в сборниках материалов научно-практических и международных конференций. Докладывались на научно-практических конференциях (Тюмень, 1997, 1999, 2002, 2003, 2006, 2007, 2008); Всероссийской научно-практической конференции (Екатеринбург, 2001); международных научно-практических конференциях (Курган, 2004, 2006; Воронеж, 2004; Новосибирск, 2010; Тюмень, 2010, 2011); научных семинарах кафедры почвоведения и агрохимии Тюменской ГСХА разных лет.
Личный вклад. Разработка программы и методики исследований, полевые, камеральные работы, проведенные в период с 1995 по 2010 гг., обработка и интерпретация полученных экспериментальных данных выполнены лично соискателем. С целью обобщения результатов и выявления динамики плодородия почв в системе «целина-пашня-залежь» в диссертации использованы первичные данные 1968 года Л.Н. Каретина, опубликованные в монографиях (1982; 1990), а также данные периода 1990-1998 гг., полученные коллективом кафедры почвоведения и агрохимии, которые не были опубликованы. Для выявления влияния различных систем основной обработки, на плодородие черноземов выщелоченных, автором лично проведен отбор, анализ и сопутствующие наблюдения на стационаре кафедры земледелия. Также были использованы первичные материалы Н.В. Абрамова.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и выводов. Изложена на 455 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 138 таблицами и 56 рисунками, содержит 45 приложений. Список использованной литературы состоит из 620 источников, в том числе 31 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю благодарность своим Учителям: научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору Абрамову Н.В.; заведующему кафедрой земледелия Тюменской ГСХА доктору сельскохозяйственных наук, профессору Федоткину В.А.; доценту кафедры почвоведения Карякиной А.Г.; кандидату сельскохозяйственных наук доценту кафедры почвоведения и агрохимии Притчиной Г.Д. за ценные советы и помощь в проведении полевых исследований, а также всем сотрудникам, студентам и аспирантам агротехнологического института за поддержку на всех этапах выполнения работы.
