Введение к работе
Актуальность проблемы
В последние годы в Российской Федерации наблюдается прогрессирующее снижение плодородия почв. По данным государственной агрохимической службы России и Госкомзема России, 56 млн.га пашни (45%) характеризуется низким содержанием гумуса, что лимитирует урожайность на этих землях. В настоящее время ежегодный расход питательных веществ из почвы пашни в 5 раз превышает их возврат с вносимыми минеральными и органическими удобрениями, что приводит к использованию растениями потенциальных почвенных запасов, сформированных в естественных условиях и, как следствие, к развитию деградационных процессов. Учитывая, что почвы является национальным достоянием и от их состояния во многом зависит продовольственная безопасность страны, актуальным направлением научных исследований является восстановление плодородия почв, для чего требуется внесение значительных объемов органических веществ.
Особое место в решении этой проблемы занимает проблема использования органических отходов, содержащих большое количество аккумулированной энергии. Негативное влияние на экологическое состояние земель обусловлено трудностями с переработкой и хранением отходов, значительная часть которых вывозится на свалки и служит источником загрязнения окружающей среды. Опасность представляют места неорганизованного складирования отходов. Особое место занимают отходы свеклосахарных предприятий. При производстве сахара образуется в среднем 200 000 т/год дефеката, который складируется на промышленных полигонах или полях фильтрации как невостребованный отход. При этом практически на каждом заводе отчуждается более 120 га земель. Использование органических отходов в качестве нетрадиционных удобрений в сельском хозяйстве позволяет обеспечить поступление в почву органического вещества и элементов питания в доступных для растений видах. При этом одновременно решается задача утилизации отходов, что снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду. Однако при ненормируемом использовании или некачественной подготовке органических отходов могут развиваться процессы загрязнения, накопления нитратов, засоления и осолонцевания почв, а также снижение их биологической активности за счет развития патогенной микрофлоры и ухудшения водно-физических свойств. В связи с этим проблема повышения плодородия почв с использования отходов сахарного производства для повышения является своевременной и актуальной.
Цель и задачи исследований
Целью настоящих исследований является создание и исследование эффективности новых удобрительно-мелиорирующих смесей на основе отходов сахарной промышленности для повышения плодородия малопродуктивных и деградированных почв.
В программу исследований входило решение следующих задач:
провести анализ и дать агроэкологическую оценку современного состояния сельскохозяйственных угодий России;
выполнить анализ факторов, влияющих на сохранение и восстановление плодородия почв;
изучить химический состав и основные свойства отходов сахарной промышленности и оценить возможность их использования в качестве компонента удобрительно-мелиорирущей смеси (УМС);
разработать состав удобрительно-мелиорирующей смеси на основе отходов сахарной промышленности для воспроизводства почвенного плодородия;
исследовать в лабораторных и полевых условиях эффективность применения УМС на основе отходов сахарной промышленности для повышения плодородия малопродуктивных почв;
разработать технологию восстановления почвенного плодородия ранее осушенных сельскохозяйственных земель с использованием новой удобрительно-мелиорирующей смеси пролонгированного действия и дать рекомендации по применению УМС для малопродуктивных почв Мещерской низменности.
Методика проведения исследований
Исследования выполнялись в лабораторных условиях на вегетационных сосудах по общепринятой методике. Деляночные опыты проводились по методике Доспехова Б.А. на землях ОПХ «Полково» (Рязанская область, Рязанский район). Агрометеорологические наблюдения осуществлялись при помощи автоматической метеостанции METEOSCANPRO 923. Отбор почвенных проб проводился в соответствии с ГОСТом 28168-89. Для определения водно-физических свойств почв использовались стандартные методики. Содержание гумуса оценивалось по методу Тюрина, определение рН проводилось в соответствии с ГОСТом 26483-85, содержание подвижных форм фосфора и калия по ГОСТу 26207-91, содержание общего азота – по Кьельдалю, аммонийного азота – по ГОСТу 26489-85, величина гидролитической кислотности – по ГОСТу 26212-91. Урожай учитывался в соответствии с методикой Доспехова Б.А. (1973), учет распределения массы корневых систем в почвенной толще осуществлялся количественно-весовым методом.
Исследования качества вико-овсяной смеси выполнялось по требованиям и нормативам качества для сена по следующим показателям:
- химический состав (содержание сырого протеина, сырой клетчатки, сырой золы) и питательность кормов в аккредитованной испытательной лаборатории ФГУСАС «Подвязьевская».
- содержание тяжелых металлов (свинца, кадмия, меди и цинка) в соответствии с ГОСТом 30692-2000.
Научная новизна работы состоит в том, что:
- на основе теоретических предпосылок и практического опыта разработан новый компонентный состав удобрительно-мелиорирующей смеси на основе отходов сахарного производства, обеспечивающий повышение плодородия почв и урожайности кормовых культур;
- подтверждено, что внесение разработанной удобрительно-мелиорирующей смеси устойчиво повышает урожайность вико-овсяной смеси и содержание гумуса в почве в течение длительного времени;
- выявлены закономерности влияния доз внесения УМС на рост и развитие, урожайность и качество однолетних трав, динамику гумуса на малопродуктивных почвах;
- разработана технология приготовления УМС и даны рекомендации по ее использованию для повышения почвенного плодородия малопродуктивных и деградированных почв.
Научная новизна подтверждена заявкой на изобретение «Способ получения удобрительно-мелиорирующей смеси на основе дефеката сахарного производства» № 2011149138/13 от 02.12.2011 г.
Основные положения, выносимые на защиту:
- компонентный состав удобрительно-мелиорирующей смеси на основе отходов сахарного производства и технология ее приготовления;
- закономерности влияния удобрительно-мелиорирующей смеси на основе отходов сахарного производства на урожайность вико-овсяной смеси, содержание гумуса в почве и качество кормов;
- технология восстановления почвенного плодородия ранее осушенных сельскохозяйственных земель с использованием новой удобрительно-мелиорирующей смеси пролонгированного действия.
Достоверность полученных результатов подтверждена результатами вегетационного опыта, многолетних полевых экспериментов, статистической обработкой полученных данных, использованием современных методов исследований и применением утвержденных методик для определения необходимых показателей в аттестованных лабораториях.
Личное участие автора
Теоретические и экспериментальные исследования, представленные в работе, выполнены автором как самостоятельно, так и в соавторстве. При этом лично автором осуществлена постановка эксперимента, подготовка и проведение вегетационного опыта, полевых исследований, обработка полученных данных и реализация технологических решений в ОПХ «Полково» и ЗАО «Заборье».
Практическая значимость работы
Технология предназначена для восстановления плодородия малопродуктивных деградированных почв и может быть использована сельскохозяйственными товаропроизводителями для повышения плодородия, урожайности и качества сельскохозяйственной продукции.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы докладывались на Юбилейной международной конференции «Современные проблемы мелиорации и водного хозяйства», Москва, 2009 г.; международной научно-практической конференции «Приемы повышения плодородия почв и эффективности удобрений», Горки, 2009 г; международной научно-практической конференции «Вермикомпостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXIвеке: проблемы, перспективы, достижения», Минск, 2010 г.; на секциях Ученого Совета ВНИИГиМ, (Москва 2009, 2010, 2011 гг.). Основные результаты работы опубликованы в восьми научных работах, в том числе 3 в журнале, рекомендованном в ВАК РФ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций, изложена на 138 стр. машинописного текста, иллюстрирована 23 рисунками, содержит 31 таблицу, список литературы включает 141 наименование, в том числе 8 иностранных изданий.
