Введение к работе
Актуальность проблемы. Стратегией современного земледелия является повышение устойчивости сельского хозяйства – сохранение агроресурсов и повышение экологической равновесности в агроэкосистемах (АгрЭС). Рациональное землепользование должно основываться на экологических принципах его ведения и дифференцированных системах возделывания культур в соответствии с их экологическими потребностями (Миркин и др., 2005).
Современная система сельскохозяйственного использования с интенсивной обработкой почв создает стрессовую ситуацию, приводящую к неустойчивости в функционировании всей АгрЭС. Происходит ухудшение ряда физических и химических свойств почвы, вынос элементов минерального питания, потеря органического вещества, нарушение биогеохимических потоков веществ и загрязнения природных объектов.
Традиционные пути воспроизводства плодородия почв применением органических и минеральных удобрений, приемов химической и оросительной мелиорации достаточно энерго- и ресурсоемки, зачастую экологически не оправданы (Добровольский, Никитин, 1990; Щербаков, 2000). В условиях роста цен на заводские удобрения и ограниченности ресурсов органических удобрений важное значение в повышении устойчивости агроэкосистем приобретает поиск новых путей оптимизации свойств почвы при экологизации земледелия с наименьшими затратами (Хабиров и др., 2000; Полуэктов и др., 2002; Никитишен, 2003; Тарарико, 2005; Кирюшин, 2007; Хазиев, 2007).
В условиях Зауралья РБ в проводились исследования по сравнительному изучению разных способов обработки почвы (Моряков, 1995; Сираев, 1995; Авальбаев и др., 1997; Сираев и др., 2011), роли сидеральных паров, многолетних трав и агростепей в воспроизводстве плодородия почвы (Харисов и др., 1989, 1997; Янтурин и др., 1994; Абдуллин, Миркин, 1995, 1999; Абдуллин и др. 2003), эффективности природных цеолитов в повышении продуктивности агроценозов (Суюндукова, Мухаметдинова, 2007; Мухаметдинова и др., 2007; Исламгулова и др., 2008). В то же время комплексная агроэкологическая оценка эффективности этих приемов для оптимизации свойств почв АгрЭС в условиях степного Зауралья Республики Башкортостан отсутствует.
Целью работы явилось изучение основных направлений экологизации системы земледелия для оптимизации свойств черноземов и повышения продуктивности агроэкосистем степного Зауралья Республики Башкортостан. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
-
Дать анализ состояния агроэкосистем степного Зауралья (в первую очередь черноземов) и определить основные направления экологизации земледелия;
-
Провести агроэкологическую оценку влияния почвозащитных систем основной обработки на свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур;
-
Оценить фитомелиоративную эффективность разных видов многолетних трав для оптимизации свойств почвы;
-
Выявить влияние различных доз природного цеолита и органических удобрений на фотосинтетическую деятельность, формирование фитомассы и продуктивность сельскохозяйственных культур;
-
Изучить влияние цеолита на комплекс свойств чернозема обыкновенного и его роль в детоксикации почвы.
Научная новизна. Впервые в условиях степного Зауралья Республики Башкортостан проведена комплексная оценка агроэкологической эффективности подходов экологизации земледелия на основе минимализации обработки почвы, использования фитомелиорантов и природных цеолитов. Показана сравнительная фитомелиорационная эффективность отдельных видов сеяных трав и трав естественных растительных сообществ. Выявлена роль природных цеолитов местного происхождения, используемых как отдельно, так и совместно с органическими удобрениями в оптимизации свойств почвы, ее детоксикации и повышении продуктивности агроценозов.
Исследования проводились в 1990-2011 гг. в опытно-производственном хозяйстве «Баймакское» Башкирского НИИСХ, на кафедре ботаники Сибайского института (филиала) БашГУ и лаборатории экологии и рационального природопользования ГАНУ «Институт региональных исследований Республики Башкортостан».
Практическая значимость. На основе результатов исследований разработана система экологизации земледелия с использованием почвозащитной, в том числе минимальной, обработки почвы, применением посевов многолетних трав и природных цеолитов в качестве мелиорантов, способствующих оптимизации агрофизических свойств почвы, повышению её противоэрозионной устойчивости и продуктивности, снижению себестоимости и улучшению качества продукции сельскохозяйственных культур.
Материалы исследований внедрены в ряде хозяйств степного Зауралья РБ, а также используются в учебном процессе при чтении курсов «Почвоведение», «Физиология растений», «Наука о Земле» на естественно-математическом факультете Сибайского института (филиала) БашГУ.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Состояние черноземов, как главных компонентов агроэкосистем степного Зауралья РБ.
2. Оптимизация свойств почв при использовании почвозащитных способов ее обработки.
3. Оценка эффективности сеяных многолетних трав и видов естественных сообществ в качестве фитомелиорантов.
4. Роль природных цеолитов в оптимизации комплекса свойств почвы, ее детоксикации от тяжелых металлов, получении экологически чистой продукции. Экономическая эффективность их использования.
Апробация работы. Основные вопросы диссертационной работы были обсуждены на ежегодных научных семинарах кафедры ботаники естественно-технического факультета СИ (филиала) ФГБОУ ВПО «Башгосуниверситет» (Сибай, 1996-2012), докладывались на III и IV cъездах Докучаевского Общества почвоведов (Суздаль, 2000; Новосибирск, 2004), Международных (Уфа, 2003, 2008, 2011; Кузнецк, 2007, 2008; Рязань, 2008), Всероссийских (Уфа-Москва, 2005; Уфа, 2005, 2007, 2008, 2009; Сибай, 2009, 2010, 2011, 2012), Межрегиональной (Сибай-Магнитогорск, 2003) и региональных (Уфа, 1996, 1998, 2005, 2008, 2009; 2010; Сибай, 1999, 2007, 2008, 2010) научно-практических конференциях.
По теме диссертации опубликовано 63 научные работы, в том числе 2 монографии и 13 статей в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций. Работа изложена на 332 страницах компьютерного текста, содержит 37 таблиц, 44 рисунка. Список литературы включает 470 наименований, в том числе 22 на иностранных языках.
