Введение к работе
1. * 1.1 Актуальность темы
Торфяные почвы низинных и переходных болот относятся к наиболее -плодородным почвам: по запасам азота и органического вещества они богаче черноземов (Ефимов, 1996). Площадь осушенных земель в России составляет около 5 млн. га, из них более 1 млн. га с торфяными почвами (Колганов, Маслов, 1996). Сельскохозяйственный фоня Российской Федерация включает 25,6 млн. га болот и заболоченных земель. В 29 областях Нечерноземной зоны Россия под нкэипнымн торфяными почвами занято 5,6 млн. га (Скрыл-ютова, 1976).
Длительное эффективное использование и сохранение высокого плодородия торфяных почв возможно лишь при условии всестороннего учета их особенностей и тех изменений — позитивных и негативных, которыми сопровождаются осушение, освоение, окультуривание н сельскохозяйственное (особенно интенсивное) использование. Важное значение поэтому имеют многолетние стационарные исследования на вновь освоенных и окультуренных низинных и переходных торфяных почвах под различными культурами -сопряженное изучение физико-химических процессов, водно-воздушного, теплового, пищевого режимов н свойств на опытных полях н стационарах.
В последние 40 лет фундаментальные исследования природи н эволюции болотных почв в разных широтах Русской равнины выполнены Ефимовым с сотрудниками (1961, 19&6,1997). Важное значение для понимания последствий осушения, его агроэкологического зффекта и прогноза имели региональные исследования свойств и водного режима осушенных торфяных почв Лупиновича (1954, 1958), СкрыявиковоЙ (1959, 1961, 1974), Маспова (1963,1999), Лашкевяча (1973), Логинова (1974), Нестеренко (1975) и других-на мелиоративных системах Белоруссии, Нечерноземной зоны России,- республик Коми и Карелии, Западной и Средней Сибири и других регионов (Зайдельман, Пайкова, 1999).
На обширную и разнообразную по природным условиям территорию
Нечерноземкой зоны России нельзя механически переносить способы освое
ния н окультуривания торфяных почв, разработанные для Прибалтики, Бело
руссии, Украины. Динамика многих почвенных процессов существенно раз- -
лична не только в пределах указанных районов, она часто неодинакова в для
отдельных даже однотипных массивов в одной области, из чего вытекает не
обходимость региональных сравнительных исследования, которые в Цен
тральном районе Нечерноземной зоны России по этим проблемам не прово
дились. \ ЦЕНТРАЛЬНАЯ "І
НАУЧНАЯ С ЩЛЮТЕКА
I Moon, сэльсноъз, скадомим I
К4. ^А.лклрисл» у I
І.2 Цель її задачи исследований
Осушение и освоение торфяных почв сопровождается изменениями, которые могут быть выявлены, изучены и направлены в позитивную сторону в длительных стационарных исследованиях. С увеличением срока рационального использования плодородие торфяных почв увеличивается, а вместе с тем повышается и продуктивность возделываемых па них культур. Но последнее возможно лишь при соблюдении правильной агротехники н прежде всего системы удобрения.
Поэтому в представляемой работе, наряду с изучением изменений торфяных почв при осушении н длительном с.-х. использовании, в качестве ОСНОВНОЙ поставлена задача определения условий эффективного применения на них минеральных, особенно азотньсаддобрения прежде всего при возделывании многолетних злаковых трав как наиболее перспективных культур для осушаемых торфяных почв и др. С учетом изученности отдельных вопросов поставлены следующие задачи:
-
Изучить изменение состава н свойств низинной торфяной почвы в первые годы освоения и последующие 13-20 лет ее использования под влиянием монокультуры многолетних злаковых трав, картофеля и кукурузы, естественной болотной растительности, парования, обработок, минеральных удобрений, пссковання, дождевания как отдельно, так н при совместном воздействии этих факторов при различных погодных и гидротермических условиях в годы исследований.
-
Установить особенности прямого действия и последействия удобрений на свойства торфяных низинных и переходных почв и урожайность многолетних злаковых трав, картофеля, кукурузы и зерновых культур.
, 3. Дать эколого-агрохимическую оценку влияния разных видов, норм, сочетаний, соотношений и периодичности внесения минеральных удобрений на свойства торфяных почв, величину и качество урожая возделываемых с.-х. культур.
-
Изучить эффективность азотных и фосфорио-калийных удобрений на злаковых травах, пропашных и зерновых культурах на вновь осваиваемых и старопахотных торфяных почвах разного генезиса и плодородия.
-
Провести наблюдения за изменением состояния природного фитоценоза — естественной болотной растительности под влиянием длительного (20-30 лет) осушения.
-
На основании стационарных исследований оценить влияние осушения и различных способов длительного сельскохозяйственного использования на свойства почвы болотного массива н прилегающих территорий, дать предложения по рациональному использованию торфяных почв в условиях Центрального района.
1.3 Научная новизна результатов исследований
Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России на Смоленском мелноратнвно-болотном стационаре с 1969т проводились комплексные исследования почвенных режимов (водно-воздушного, теплового, пищевого, биологического), агрохимических и водно-физических свойств на целинной неосушенном болоте и их изменений под влиянием' длительного осушения, экстенсивного и шггенсивного использования торфяных почв разного генезиса и исходного естественного плодородия. В качестве кошроля для сравнения и установления глубины н характера изменений указанных режимов и свойств принята целинная почва неосушешюго (1969-1972 гг.) и осушаемого (1972-1999 гг.) болота
В комплексности, длительности стационарных исследований и сравни-мости с природным объектом в его' естественном состоянии заключается отличие и новизна проводимых исследований.
В Центральном районе Нечерноземной зоны России подобные исследования па внепойменных торфяпых почвах в послевоенные годы не проводились. Па защиту выносятся следующие основные положення)
-
Результаты 30-летних (1969-1999 гг.) исследований динамики агрохимических и физических показателей плодородия низинной торфяной почвы, состояния и продуктивности естественной болотной растительности под действием осушения.
-
Особенности формирования азотного, фосфорного, калийного режимов и распределения подвижных форм элементов питания по профилю шшшпой торфяной почвы в зависимости от культур, обработки, структурной мелиорации, дополнительного увлажнения и минеральных удобрений (25 вариантов) как отдельно, так и при взаимодействии этих факторов.
-
Результаты исследований изменения плотности сложения, зольности и других основополагающих свойств низинной торфяной почвы под влиянием указанных факторов при разной продолжительности ее использования.
-
Доказательство необходимости диагностики азотного питания растений, прежде всего многолетних трав, на торфяных почвах по содержанию нитратного азота и установленное отсутствие зависимости между уровнем аммонийного (в т.ч. водорастворимого) азота, обеспеченностью растений трав доступным азотом и эффективностью азотных удобрений.
-
Оптимальные нормы и соотношения минеральных удобрений и в целом рациональная система удобрения для получения на торфяных почвах 120-150 ц/га сена многолетних злаковых трав, 280-300 иЛа клубней картофе--
ля, 800-950 u/ra зеленой массы кукурузы.
-
Установленная высокая эффективность и необходимость систематического применения (в составе NPK) азотных удобрений под многолетние злаковые травы на торфяных почвах разного генезиса и исходного плодородия как в первые годы освоения, так и в последующие 13-20 лет их использования в условиях Центрального района Нечерноземной зоны.
-
Обоснование целесообразности возделывания пропашных культур (как самых высокопродуктивных и ускоряющих окультуривание этих почв) на низинных торфяных почвах (в первые годы освоения — картофеля, на окультуренных почвах — кукурузы, корнеплодов).
-
Агроэкономическая н экологическая целесообразность различных способов использования торфяных почв в условиях Центрального района России. ,,..,-..
1.4 Практическая значимость работы и реализация'ре
зультатов исследований .-
На основании длительных (6-17 лет) полевых опытов па Смоленском мелиоративно-болотиом стационаре установлены и предложены производству оптимальные нормы минеральных удобрений для получения высоких урожаев многолетних злаковых трав, картофеля, кукурузы, показана высокая эффективность азотных удобрений (в составе NPK) под многолетние злаковые травы как в первые годы освоения на неокультуренных торфяных почвах низкого плодородия, так и в последующие 6-13 лет их использования на окультуренных почвах высокого плодородия. Обоснована возможность возделывания пропашных культур в условиях Центрального района на глубокозалежных торфяных почвах в течение 2-4 лет подряд, наряду с многолетними злаковыми травами (8-10 лет без нерезалужешы), и нецелесообразность размещения зерновых культур, особенно на вновь осваиваемых почвах.
Полученные результаты многолетних исследований позволяют прогнозировать направление, величину и глубину изменений почвенных процессов и в значительной мере управлять этими изменениями путем правильного подбора культур и рациональной системы их удобрения на осушаемых торфяных почвах, не вызывая их деградацию и ухудшение экологической ситуа-пии.
Результаты исследовавши включены в рекомендации и руководства: "Рекомендации по созданию н использованию культурных сенокосов н пастбищ на мелиорируемых землях юго-западной части Центра Нечерноземной зоны РСФСР", 1975; "Рекомендации по выращиванию зерновых и других культур на осушенных землях Смоленской области", 1978; "Система земле-
делня на мелиорируемых землях Нечерноземной зоны РСФСР", 1984; "Рекомендации по окультуриванию и сельскохозяйственному использованию мелиорируемых торфяных почв в условиях Нечерноземной зоны РСФСР, Сибири н Дальнего Востока", 1986; "Рекомендации по сохранению плодородия неиспользуемых и экстенсивно используемых земель", 1998; "Руководство по длительному сельскохозяйственному использованию осушаемых торфяных появ Нечерноземной зоны Российской Федерации", 1999.
Освоение рекомендаций в производстве повышает продуктивность кормовых культур на осушенных торфяных и оторфовапных дерново-глесвых почвах В 1,5-3 раза, обеспечивая получение до 120-140 ц/га сена многолетних злаковых трав (тимофеевки луговой в чистом виде, смеси се с овсяницей тростниковой, смеси овсяницы с ежой сборной), 800-950 ц/га зеленой массы кукурузы, в том числе 18-20 % початков молочно-восковой и восковой спелости зерна, 280-300 ц/га клубней картофеля. Окупаемость азота удобрений достигает 40-55 кг сена на 1 кг Д.В., окупаемость 1 кг NPK на оптимальных вариантах на кукурузе составляет 49-54, на картофеле 19-24 и па травах 11-16 х.е.
Положительный эффект от использования рекомендаций проявляется прежде всего в получении устойчиво высоких урожаев рационально подобранных и эффективно возделываемых культур на торфяных почвах при сохранении и постоянном повышении плодородия этих почв, в получении экологически чистой продукции.
Предлагаемая технология использования органогенных торфяных почв при осушении их закрытым дренажем позволяет окупать капитальные затраты за 3,5-4,5 года н за 1 год при осушении открытой сетью каналов. Чистый доход от применения рациональной системы удобрения на травах н других культурах достигает 500-700 руб/га (в ценах 1990 г).
1.5 Апробация работы.
Основные положения диссертации автор докладывал на конференциях почвоведов-мелиораторов зоны избыточного увлажнения (МГУ, 1974 г), конференции по эффективному использованию минеральных удобрений (Киров, НИИСХ Северо-Востока, 1975 г), конференции по окультуриванию почв Нечерноземной зоны (Ленинград, СевНИИГиМ, 1977 г), пятом съезде Всесоюзного общества почвоведов (Минск, 1977 г), конференции по проблемам минерализации и эрозии торфа (Минск, Институт торфа, 1978 г), Всесоюзной конференции "Мелиорация, рациональное использование и охрана почв Нечерноземной зоны" (МГУ, 1980 г), расширенном заседании секции осушения отделения гидротехники и мелиорации ВАСХНИЛ по теме "Мето-
ды тюлевых научных исследований по осушительным мелнорациям" (КедаЙ-нян-Ведайняй, ЛитНИИГиМ, 1980 г), конференции "Гидрологическая роль торфяных месторождений и использование их в сельском хозяйстве'* (Минск, 1981 г) и по физико-хкмин торфа (Калинин, 1981 г), семинаре "Проблемы мелиорации в Смоленской области" (Смоленск, 1981 г), заседании секций аг-ропочвоведення, агрохимии и удобрений ВАСХНИЛ "Управление расши-решили воспроизводством плодородия черноземных почв ..." (Белгород, 1983 г), совещаниях "Осушение н освоение торфяников'(Сарненская НИС по освоению болот, Ровенская область, 1984 г), "Вопросы осушения и использования староокультуренных торфяных почв" (Тоома, Эстония, 1985 г), "Почвенное обоснование проектов мелиорации Северо-Западной зоны СССР" (Минск, 1985 г), конференции "Мелиорация и с.-х. использование мелиорированных земель ..." (Калинин, ВНИИМЗ, 1985 г), конференции "Вопросы рационального использования мелиорируемых земель и удобрений" (Смоленск, 1985 г), семинаре,"Повышение эффективности интенсивных технологий при использовании микроудобрений в посевах зерновых культур" (Москва, ВДНХ, 1988 г), конференциях по проблемам природно-мелиоративного мониторинга СССР (Смоленск, 1991 г) и "Современные проблемы мелиорации земель в России" (к 100-летию создания Отдела земельных улучшений в Министерстве земледелия) (Тверь, 1994 г), заседании Совета по торфу, торфяным почвам и сапролелям ВАСХНИЛ (Тверь, 1995 г), научной сессии Рое-сельхозакадемии "Проблемы развития и научного обеспечения АПК Центрального Нечерноземья России" (Смоленск, 1996 г), конференциях "Докучя-евское наследие в науке и практике" (Смоленск, 1996 г), "Ресурсосбережение и экологическая безопасность" (Смоленск, 1998,1999 гг.).
1.6 Публикации
По результатам научных исследований опубликовано 87 печатных работ. Основные положения диссертации изложены в 63 работах, в том числе без соавторов 39 работ.
1.7 Объем и структура диссертации
