Введение к работе
Актуальность проблемы. Природные кормовые угодья в зоне распространения каштановых почв южного региона России занимают площадь, превышающую один миллион гектаров. Будучи экологически чистой средой обитания, эта территория в течение веков являлась источником самых дешёвых и полноценных по питательности кормов, на которых создавались выдающиеся породы животных. В годы, предшествующие изменениям форм собственности на землю, природные кормовые угодья подвергались интенсивной перегрузке животными, вследствие чего на значительной их площади стала проявляться пастбищная дигрессия, а в отдельных регионах чётко обозначились процессы опустынивания. Положение усугублялось столь же интенсивным снижением плодородия почв на пастбищах, что было обусловлено практически полным отчуждением биологической массы – главного источника образования гумуса, нарушением баланса элементов минерального питания растений и ухудшением физических и водно-физических свойств почвы в поверхностном слое.
В настоящее время Правительством, Министерством сельского хозяйства РФ разрабатываются перспективные программы восстановления отрасли животноводства, которая не может существовать без прочной, сбалансированной по основным элементам питания, кормовой базы. Одним из главных компонентов такой базы являются природные кормовые угодья без повышения продуктивности которых продовольственная безопасность страны не может быть обеспечена. Однако, их состояние таково, что без проведения коренного улучшения с заменой природной растительности на культурный многолетний травостой, без вмешательства человека, выполнить такую задачу они не смогут. В этой связи разработка научно обоснованных мелиоративных технологий и способов обработки почвы является актуальной.
Целью исследований является теоретическое обоснование научной концепции создания высокопродуктивных пастбищных угодий, основанной на региональных почвенно-климатических особенностях территории и перспективах развития животноводства, а также разработка высокоэффективной технологии повышения плодородия и продуктивности целинных тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв, создание на них с помощью агробиологических и химических мелиораций устойчивого производства пастбищных кормов.
Основные задачи исследований:
- провести сравнительную мелиоративную оценку различных способов основной обработки природных пастбищ на тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почвах, установить характер и направленность изменения агротехнических свойств почвы в прямом действии и последействии исследуемых приёмов мелиорации;
- изучить фитомелиоративные и агробиологические методы мелиорации целинных тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв, их влияние на динамику почвенных процессов и продуктивность пастбищного фитоценоза в прямом действии и последействии мелиораций;
- установить механизм и эффективность мелиорирующего действия извести, фосфогипса, навоза и многолетних трав в условиях недостаточного увлажнения при различных способах основной обработки почвы;
- на основании многолетних исследований обосновать научную концепцию повышения плодородия, продуктивности и рационального использования тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв аридных территорий юга РФ.
Научная новизна:
- теоретически обосновано влияние принципиально новых почвообрабатывающих мелиоративных орудий на физические, водно-физические и химические свойства солонцов и зональных тёмно-каштановых почв;
- разработана и внедрена технология создания высокопродуктивных кормовых угодий, адаптированная к природным условиям региона;
- установлены сравнительные показатели технологических свойств солонцов и зональной тёмно-каштановой почвы, мелиорированной различными методами в условиях дефицита влаги;
- обоснованы преимущества агробиологического метода мелиорации и фитомелиораций;
- предложен механизм формирования положительной динамики гумуса, отсутствия иссушения почвы и проявления процессов опустынивания пастбищного фитоценоза при различных методах мелиорации сильно сбитых природных кормовых угодий.
Практическую значимость составляют:
- высокоэффективная технология создания пастбищных угодий на сильно сбитых природных фитоценозах путём полной замены природного травостоя на культурный;
- обеспечение высокой продуктивности пастбищных угодий на основе их мелиорации агробиологическим методом с последующим коренным улучшением;
- предотвращение реставрации неблагоприятных физических и водно-физических свойств почвы, снижения продуктивности кормов, ухудшения экологического состояния пастбищных территорий и проявления процессов опустынивания в прямом действии и последействии агробиологической мелиорации;
- экономическая, экологическая и энергетическая эффективность методов повышения плодородия целинных тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв, создание и рациональное использование пастбищного фитоценоза.
На защиту выносятся:
- теоретическое обоснование необходимости и возможности создания и рационального использования адаптированных к почвенно-климатическим и ландшафтным особенностям исследуемой территории высокопродуктивных пастбищ на основе мелиорации целинных тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв;
- сравнительная оценка методов повышения плодородия целинных тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв путём агро-, фито- и химических мелиораций в конкретных почвенно-климатических условиях;
- динамика физических, водно-физических и химических свойств почвы под влиянием различных методов мелиорации и орудий для основной обработки почв, а также различных доз навоза и фосфогипса;
- влияние новых мелиоративных орудий для основной обработки почв, различных доз навоза и фосфогипса на рост, развитие и продуктивность созданного культурного пастбищного агрофитоценоза;
Соответствие диссертации Паспорту научных специальностей:
- 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» пунктам 3 и 32.
Объект исследований – целинные автоморфные малонатриевые высококарбонатные глубокозасоленные тёмно-каштановые в комплексе с солонцами почвы, используемые в качестве природных кормовых угодий.
Предмет исследований - сильно сбитые природные кормовые угодья, прямое действие и последействие агро-, фито- и химических мелиораций в почвенно-климатических условиях региона исследований, методы управления продуктивностью пастбищных фитоценозов с учётом биоэнергетического потенциала исследуемой территории.
Методология исследований. Разработка системы агробиохимических мероприятий, направленных на повышение плодородия тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв, используемых в качестве природных кормовых угодий, осуществлялась путём постановки и проведения полевых, лабораторно-полевых и лабораторных опытов. Полевые исследования проводились в западной природно-сельскохозяйственной зоне Республики Калмыкия (колхоз «Новый мир» - ООО «Смена» Яшалтинского района) и юго- восточной зоне Ростовской области (совхоз «Дубовский» - ООО «Вербовое» Дубовского района) в период с 1988 по 2003 год. В вышеназванных районах закладке полевых стационаров предшествовало изучение исходных особенностей морфологического сложения профиля почв, их агрохимических показателей, физических и водно-физических свойств, подтверждающих типичность условий предполагаемого региона внедрения результатов исследований.
Достоверность результатов исследований подтверждена:
- применением современных методик и соответствием требованиям отраслевых и государственных стандартов проведения исследований;
- большим количеством экспериментальных данных, полученных в результате многолетних лабораторных, лабораторно-полевых и полевых исследований в опытно-производственных условиях;
- применением современных методов математической обработки результатов исследований с использованием ЭВМ;
- высокой степенью сходимости результатов теоретических, лабораторных и полевых исследований;
- положительными результатами апробации в производственных условиях.
Реализация результатов исследований:
Исследования проводились в соответствии с Федеральными целевыми программами «Интеграция», «Плодородие почв России» (проект РАН ОНЗ – 9, проект РФФИ № 99-05-64027) по теме 03. «Изучение природных и антропогенных факторов происхождения и эволюции агроландшафтов и степных геосистем юга России и их агроэкологическая оценка» раздел 03. 02 «Последействие агромелиорации агроландшафтов юга России», ведомственными и региональными программами НИР, а также заданиями Минсельхозпрода Ростовской области по созданию кормовой базы животноводства в юго-восточной зоне на каштановых в комплексе с солонцами почвах. Полученные результаты использовались при разработке областных комплексных программ по повышению плодородия почв и развитию животноводства и кормопроизводства. Результаты исследований внедрены в зоне распространения тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв на площади 1100 га с экономическим эффектом 9,9 млн. рублей (в ценах 2007 года).
Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследований, их методическом обосновании и реализации в полевых, лабораторно-полевых и лабораторных опытах, обобщении и анализе полученных результатов, а также участии в производственной проверке и внедрении в производство результатов исследований. Автором лично в представленной работе:
- теоретически обоснована и практически доказана возможность создания и рационального использования адаптированных к почвенно- климатическим и ландшафтным особенностям территории высокопродуктивных пастбищ на целинных тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почвах;
- дано научное обоснование и сравнительная оценка методов мелиорации целинных тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв при их коренном улучшении;
- рекомендованы и апробированы на производстве в длительном последействии методы создания и управления продуктивностью пастбищных фитоценозов с применением известных и принципиально новых мелиоративных орудий;
- дана экономическая и энергетическая оценка методов повышения плодородия целинных тёмно-каштановых в комплексе с солонцами почв и рационального использования пастбищного фитоценоза.
Общая доля автора в выполненных научно–исследовательских работах составляет более 80 %.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на съездах, научно-практических конференциях, совещаниях и семинарах: Персиановка, 1994 – 2012 гг. – ежегодные научно - практические конференции ДонГАУ; Новочеркасск, 1990, 2007 гг. - региональная научно - практическая конференция «Экологические аспекты мелиорации Северного Кавказа», НГМА; Санкт-Петербург, 1996 г. - II съезде почвоведов; Москва, 1997 г. – международная конференция «Проблемы антропогенного преобразования почв»; Ставрополь, 2002 г. – международная научная конференция, СГСХА; Ростов-на-Дону, 2008 г. - V съезд Всероссийского общества почвоведов.
Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 46 научных трудах, включающих: 3 монографии, 12 работ в рекомендуемых ВАКом изданиях. Общая доля личного участия автора в работах, опубликованных в соавторстве, составляет более 75 %.
Объём и структура диссертации. Работа изложена на 404 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, списка литературы из 576 наименований, в том числе 48 иностранных авторов, содержит 90 таблиц, 29 рисунков и 17 приложений.
