Введение к работе
Актуальность темы. За последние 3 десятилетия запасы гумуса в пахотных почвах Чувашии сократились на 1,5-20т/га [Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения Чувашской Республики, 2006]. Сложившееся положение в республике усугубляется широким развитием водно-эрозионных процессов. Площади эродированных почв составляют более 80% пахотных земель республики [Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения Чувашской Республики, 2005].
Плодородие эродированных разновидностей почв снижается. Суммарный экономический ущерб, наносимый сельскому хозяйству республики водной эрозией, только из-за пониженного плодородия эродированных почв и недобора в них продукции растениеводства составляет на сегодня в среднем сумму до !500млн. рублей в год [Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения Чувашской Республики, 2006].
Поиск путей окультуривания эродированных почв с использованием контурно-мелиоративной организации территории и применением удобрений весьма актуален. Однако свойства эродированных почв изучены недостаточно, в связи с чем возникают проблемы при окультуривании и применении минеральных удобрений.
Одним из резервов повышения плодородия эродированных почв является использование осадков городских сточных вод, которых на биологических очистных сооружениях г. Новочебоксарска скопилось свыше 2 млн. тонн. Имеющихся для хранения осадков площадей (шламоотстойников) на предприятии недостаточно, что угрожает в ближайшем будущем городам Чебоксары и Новочеооксарск, с учетом близости р. Волга, серьезными экологическими проблемами. Поэтому на сегодня утилизация осадков городских сточных вод г.г. Чебоксары и Новочебоксарск в республике является актуальной проблемой.
Решение проблемы утилизации осадков сточных вод в качестве органического удобрения будет способствовать, с одной стороны, оздоровлению экологической обстановки в пригороде г. Новочебоксарск, с другой - повышению плодородия эродированных почв республики.
Цель и задачи исследований. Цель работы - выявить динамику и закономерности формирования морфологических, водно-физических, агрохимических, биологических свойств основных типов эродированных почв Чувашской Республики и определить их изменение при контурно-мелиоративной организации территории, а также применении местных органических удобрений,
в т.ч. и осадков городских сточных вод г. Новочебоксарск (ОСВ). Для этого были поставлены следующие задачи:
провести двукратное, с промежутком 10 лет, детальное почвенное картирование (1:1000) территории региональных полигонов республики и выявить воздействие контурно-мелиоративной системы земледелия на интенсивность водно-эрозионных процессов;
выявить интенсивность и влияние водно-эрозионных процессов на морфологические свойства, структуру почвенного покрова, содержание и фракционный состав гумуса и азота, водно-физические свойства почв;
изучить изменение валового химического состава, органического вещества, окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и буферных свойств в кислой области эродированных почв, а также содержание подвижных форм макро-и микроэлементов в пахотном слое эродированных почвенных разновидностей;
оценить изменение фракционного состава фосфатов, калийного потенциала и калийной буферной способности эродированных почв республики;
- определить урожайность и качество продукции растениеводства,
выращенной в эродированных почвах;
изучить возможность окультуривания антропогенно нарушенных земель с применением ОСВ;
выявить изменение количества и качества гумуса пахотного слоя почв, удобренных ОСВ, фракционного состава фосфатов, ОВП, калийного потенциала и буферной способности почв;
дать оценку визуальным признакам калийного голодания, а также избытка хлора в растениях, проявляющихся в почвах, удобренных ОСВ и рекомендовать методы их устранения;
изучить миграцию тяжелых металлов в профиле почв, удобренных ОСВ, и дать агроэкологическую оценку эродированным почвам и антропогенно нарушенным землям, удобренными ОСВ в дозах от 10 до 120т/га;
- выявить закономерности роста и развития растений, урожайность и
качество продукции растениеводства, выращенной с применением ОСВ.
Научная новизна: Впервые в Чувашской Республике:
1. На основе длительного мониторинга пашни выявлены закономерности формирования основных морфологических, агрофизических, агрохимических и биологических свойств эродированных дерново-подзолистых, серых лесных и черноземных почв, на основании которых возможно прогнозирование их
5 изменений, а также использование выявленных закономерностей при поэтапном окультуривании.
2. Дана оценка интенсивности водно-эрозионных процессов в пахотных
почвах республики и изменения структуры почвенного покрова.
3. Выявлена генетико-морфологическая и агроэкологическая
характеристика современного состояния эродированных почв и влияние ее на
урожайность, и качество сельскохозяйственных культур.
4. Изучено воздействие контурно-мелиоративной организации территории
на интенсивность водно-эрозионных процессов и основные факторы почвенного
плодородия.
5. Выявлено прямое действие и последействие ОСВ на содержание
органического вещества в пахотном слое, агрофизические, биологические и
агрохимические свойства почв, рост и развитие сельскохозяйственных растений,
количество и качество растениеводческой продукции.
Созданы агрохимические картограммы содержания в пахотном слое почв республики микроэлементов (бор, медь, цинк, молибден, кобальт, марганец).
Изучена подвижность микроэлементов и динамика содержания тяжелых металлов в почвенном профиле эродированных почв при внесении ОСВ.
8. Определена экономическая и биоэнергетическая оценка возделывания
основных сельскохозяйственных культур на эродированных разновидностях почв,
а также при применении ОСВ.
Практическая значимость и реализация работы.
Результаты исследований эродированных почв Чувашской Республики и способов их окультуривания послужили базой для:
Организации системы мониторинга за состоянием и использованием эродированных почв республики.
Уточнения почвенной карты республики и принятой классификации эродированных почв с целью их качественной оценки и бонитировки по хозяйствам и полям севооборотов, что особенно значимо при введении агроландшафтного земледелия.
Разработки комплексных мер борьбы с водной эрозией почв и развития агроландшафтной системы земледелия.
4. Составления бонитировочных картограмм почв хозяйств и
административных районов республики.
5. Расчета доз применения макро- и микроудобрений в эродированных
разновидностях почв при программировании урожаев сельскохозяйственных
культур.
Результаты проведенных исследований использовались при проведении регионального мониторинга земель сельскохозяйственного назначения Чувашской Республики и изданы в научно-практических рекомендациях по повышению плодородия эродированных почв.
Предложенные способы окультуривания эродированных и антропогенно нарушенных почв позволили повысить содержание гумуса в пахотном слое, улучшить биологические, водно-физические и агрохимические факторы плодородия.
В ходе работ по использованию осадков городских сточных вод г.г. Чебоксары и Новочебоксарск получен сертификат соответствия, выданный ЗАО Научно-производственной фирмой «Бифар» при Министерстве природных ресурсов Российской Федерации; регистрационный номер: СЕР(60б)-В-91/ЩС-26 от 20.06.2005г.
Общее число публикаций автора по теме более 80 работ, в том числе 4 монографии, 9 учебных методических пособий и указаний, 60 научных статей и более 15 сообщений в тезисах международных, всероссийских и региональных конференций, в том числе 5 публикаций в центральных журналах, рекомендованных ВАК РФ. Материалы исследований отражены в научных отчетах по выполненным проектам в рамках целевых и государственных программ и хоздоговорных работ.
Основные положения работ использованы.
Материалы, выносимые на защиту, используются в повседневной деятельности специалистов Министерства природных ресурсов и экологии Чувашской Республики, создании Атласа земель сельскохозяйственного назначения ЧР, в курсе лекций по дисциплинам «Агрохимия», «Мелиорация почв», «Эрозиоведение» и «Почвоведение с основами геологии», читаемых студентам на агрономическом факультете ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия», а также в расчетах, связанными с бонитировкой и повышением плодородия эродированных почв.
Защищаемые положения: 1. Закономерности изменений основных морфологических, водно-физических, биологических и агрохимических свойств пахотного слоя почв Чувашской Республики под влиянием водно-эрозионных процессов.
2. Контурно-мелиоративная организация территории - необходимая основа
окультуривания эродированных почв;
3. Окультуривание эродированных и рекультивация антропогенно
нарушенных почв республики применением ОСВ г. Новочебоксарск.
4. Экологическая, экономическая и биоэнергетическая оценка возделывания сельскохозяйственных культур в почвах республики с применением ОСВ в качестве удобрения.
Апробация работы. Основные положения работ докладывались на международных, всероссийских и региональных конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, результатов исследований из двух частей, 23 глав, выводов, предложений производству, списка литературы из 353 наименований. В работе 465 страниц текста, 48 рисунков, 315 таблиц, литературный обзор из 353 источников, 39 приложений.
