Введение к работе
Актуальность. Известно (Маслова, 1993), что при достаточных количествах азота, фосфора и калия в почве, растения нуждаются прежде всего в сере, чем, например, в кальции или магнии. Сера необходима для деления и роста клеток растения, является незаменимым компонентом белков, входит в состав аминокислот (цистин, цистеин, метионин) и многих органических серосодержащих соединений (витамины, липоевая кислота, глутатион и др.), участвует в окислительно-восстановительных процессах, усиливает фотосинтез и накопление хлорофилла в листьях, повышает устойчивость растений к заболеваниям. Цистин и цистеин через биохимические реакции связаны с образованием углеводов (Плешков, 1975; Лебедева, 1982). При достаточной обеспеченности серой замедляется перенос тяжелых металлов из корней в побеги, тогда как ее дефицит заметно повышает их подвижность в надземных частях растений (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989).
Растения получают серу из воздуха, почвы и воды. Важными ее источниками могут быть органические и минеральные серосодержащие удобрения, пестициды. По данным (Schnug, Haneklaus, 2005), необходимость применения серных удобрений обусловлена резким уменьшением поступления серы из атмосферы из-за сокращения промышленных выбросов и перехода на концентрированные удобрения, практически не содержащие серу. Ожидается, что мировой дефицит серных удобрений в ближайшее время может достигнуть 11 млн т/год (Messick et al., 2005). Наиболее дефицитными по сере являются почвы Азии и Америки. Недостаточная обеспеченность серой в условиях интенсивного применения азотных удобрений вызывает недобор урожая зерновых культур и экономический ущерб, усиление потерь азота и риска загрязнения грунтовых вод нитратами.
В настоящее время в разных регионах Российской Федерации
получены данные, подтверждающие низкое содержание подвижной серы в пахотных почвах и эффективность применения серных удобрений (Маслова, 1993; Голов, Теплякова, 2000; Аристархов, 2000; 2007; Сокаев, 2003; Сискевич, 2007; Слюсарев, 2007; Панасин, 2007). Для условий Восточной Сибири, в том числе Красноярского края, имеются немногочисленные исследования по изучению серного фонда почв и внесению серных удобрений (Бугакова, 1970; Убугунов, 1987; Убугунов и др., 2001; Меркушева и др., 2006; Меркушева, Убугунов, 2009).
Практически полное отсутствие научных сведений о пространственно-временной динамике содержания подвижной серы в почвах различных природных округов и административных районов Красноярского края, о действии серных удобрений на плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур обосновали актуальность наших исследований.
Цель исследований. Изучить обеспеченность подвижной серой основных типов пахотных почв Красноярского края и оценить действие серных удобрений на продуктивность и качество яровой пшеницы.
Задачи исследований:
-
определить содержание подвижной серы и пространственно-временную ее динамику в почвах различных природных округов Красноярского края по данным сплошного и локального мониторинга;
-
выявить эффективность серосодержащих удобрений на урожайность яровой пшеницы на черноземных, серых лесных и дерново-подзолистых почвах;
-
изучить влияние серосодержащих удобрений на процессы мобилизации питательных элементов в почвах;
-
установить закономерности взаимосвязей серного и фосфорного питания растений в почвах;
-
разработать подходы определения нормативных и
минимальных доз серы под яровую пшеницу.
Научная новизна. Впервые установлена обеспеченность подвижной серой основных типов пахотных почв Красноярского края. Показано, что пахотные почвы региона характеризуются преимущественно ее низким содержанием. Почвенный покров территорий, примыкающих к крупным промышленным центрам и районам интенсивного земледелия, характеризуется повышенной концентрацией подвижной серы антропогенного происхождения. Выявлено, что применение серосодержащих удобрений (на фоне NP, NK и NPK) под яровую пшеницу увеличивает урожай зерна и улучшает его качество. Создание фона, исключающего дефицитное содержание подвижной серы в почвах, способствует увеличению эффективности других удобрений, в особенности фосфорных, а также возрастанию вероятности прогнозирования их положительного действия.
Защищаемые положения:
-
Обеспеченность подвижной серой основных типов пахотных почв Красноярского края преимущественно низкая. Пространственно-временная динамика ее содержания в почвах определяется их агрохимическими свойствами и уровнем техногенных выбросов в районах промышленных центров.
-
Серосодержащие удобрения (на фоне NP, NK и NPK) влияют на процессы мобилизации элементов питания в дерново-подзолистых, серых лесных почвах и черноземах, что способствует увеличению урожайности яровой пшеницы и улучшению качества зерна.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты вносят вклад в теорию управления плодородием пахотных почв Красноярского края и оптимизацию серного питания растений путем применения серосодержащих удобрений. При планировании высоких урожаев зерновых культур (свыше 25 ц/га) в зависимости от доз азотных и фосфорных удобрений рассчитаны нормативные и минимальные уровни применения серосодержащих удобрений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических
конференциях Красноярского государственного аграрного университета (2001-2012 гг.) и научных совещаниях специалистов агрохимической службы Красноярского края и Хакасии (2006-2010 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 153 страницах, содержит введение, 4 главы, выводы, список литературы, 36 таблиц, 41 рисунок, 16 приложений. Список литературы включает 181 источник, в том числе 28 на иностранном языке.
