Введение к работе
Актуальность темы. В Нечерноземной зоне РФ свыше 70% пахотных земель расположены на склонах, преимущественно южной экспозиции, где в настоящее время эрозионные процессы не приостановлены и при определенных условиях могут даже усилиться.
Повышение плодородия почвы, охрана ее от эрозии и деградации, предотвращающие ухудшение качества окружающей среды, улучшение экологии агроландшафтов - основополагающее стратегическое направление в современном земледелии (А.Н. Каштанов, В.И. Кирюшин).
Эрозионные процессы на склоновых землях вызывают глубокие изменения водно-физических, физико-химических, химических и биологических свойств почвы. Под воздействием водных потоков смывается верхний плодородный слой почвы, уменьшается содержание гумуса и элементов питания, структурных агрегатов, возрастает плотность сложения почвы, ухудшается водно-воздушный режим и фитосанитарное состояние почвы. Все это ведет к потере плодородия почвы и снижению урожайности сельскохозяйственных культур (И.С. Кочетов, И.П. Макаров).
Увеличить производство сельскохозяйственной продукции на склоновых землях возможно при внедрении ресурсосберегающих технологий возделывания полевых культур.
Актуальность и новизна проблемы заключается в том, что до сих пор нет нормированных данных, позволяющих выяснить роль отдельных элементов системы земледелия (севооборота, системы удобрений, защиты от вредных организмов, почвозащитной технологии обработки) на изменение плодородия дерново-подзолистой почвы на склонах различной крутизны.
Цель исследований. Целью исследований являлось выявление и устранение пестроты почвенного покрова за счет ресурсосберегающих почвозащитных приемов обработки и других элементов системы земледелия для формирования высокопродуктивных и экологически устойчивых агроценозов на основе изучения динамики агрофизических, агрохимических и биологических показателей плодородия дерново-подзолистой почвы в условиях склонового рельефа (на примере почвенного покрова учхоза «Михайловское»).
Задачи исследований:
оценить роль природных факторов в развитии процессов водной эрозии почв и определить влияние почвозащитных ресурсосберегающих технологий обработки на формирование поверхностного стока талых вод и смыв почвы;
исследовать трансформацию морфологического профиля и пестроту почвенного покрова под действием длительного применения различных приемов обработки;
изучить закономерности пространственного варьирования агрофизических параметров плодородия почвы на расчлененном рельефе в условиях длительного применения почвозащитных технологий разного уровня интенсивности;
выявить изменения агрохимического состояния почвенного покрова в результате длительного применения разноглубинных приемов обработки на комплексе эродированных дерново-подзолистых почв;
определить принципиальные основы формирования и структуру компонентов фитосанитарного потенциала агрофитоценозов на равнинных и склоновых землях под действием почвозащитных приемов обработки почвы;
установить характер и тесноту взаимосвязей между пространственной вариабильностью урожайности и анизотропией различных почвенных свойств;
определить экономическую и энергетическую эффективность применения почвозащитного комплекса при создании устойчивых агрофитоценозов на землях разных агроэкологических групп.
Научная новизна. На основании детальной топографической и почвенной съемки, выявлена пестрота почвенного покрова и выделены элементарные почвенные ареалы, характеризующиеся однородностью по морфологическим свойствам, агрофизическим и агрохимическим показателям плодородия.
Разработаны методические подходы и определены качественные и количественные критерии оценки природно-ресурсного потенциала пахотных склоновых земель, позволяющие совершенствовать звенья адаптивно-ландшафтных систем земледелия для однородных групп земель.
Выделены основные направления совершенствования современных систем земледелия и ее элементов - почвозащитных севооборотов, ресурсосберегающих технологий обработки, систем удобрений и интегрированной защиты от вредных организмов в Нечерноземной зоне на склонах с различной степенью эродированности почв.
Теоретически обоснованы и практически подтверждены концептуаль-но-агроэкологические аспекты создания устойчивого развития высокопродуктивных агрофитоценозов на склоновых землях при применении почвозащитных ресурсосберегающих технологий обработки почвы.
Установлены причинные связи деградационных процессов почвы склоновых агр о ландшафтов и ресурсосберегающих приемов возделывания сельскохозяйственных культур в почвозащитном севообороте.
Даны практические рекомендации по разработке и освоению нормативно-технологических элементов систем земледелия нового поколения в зависимости от экспозиции и крутизны склонов.
Определена эффективность действия изучаемых факторов на урожайность и продуктивность полевых культур на склоновых землях.
Практическая значимость работы. Применение ресурсосберегающих приемов обработки в комплексе с освоением почвозащитных севооборотов, обеспечит расширенное воспроизводство биологических, агрофизических и
агрохимических показателей плодородия почвы, способствующих снижению техногенной нагрузки и как, следствие, уменьшению антропогенной и природной деградации почвы.
Использование карт пространственного распределения вредных объектов способствует экологизации земледелия через снижение пестицидной нагрузки путем их применения в севообороте на основе пороговой численности сорняков, болезней, вредителей.
Изученные подходы по учету особенностей потоков вещества и энергии при функционировании агроландшафтов в условиях проявления водной эрозии с учетом лимитирующих факторов позволят при организации сельскохозяйственных угодий и севооборотов за счет агроэкологического зонирования территории добиться высокоэффективного и экологически безопасного использования агроландшафтов.
Выявленные закономерности изменчивости различных свойств, которые локально влияют на водно-воздушный, питательный и тепловой режимы почвы, могут быть учтены при сельскохозяйственном использовании угодий со сходными характеристиками почвенного покрова для ведения сбалансированного земледелия, направленного не только на получение максимального выхода продукции, но и на защиту от эрозии, а также сохранение и повышение плодородия.
Результаты исследований могут быть использованы при разработке и внедрении систем точного земледелия в Нечерноземной зоне РФ.
Защищаемые положения.
Геоморфологические исследования, проведенные на территории полевых опытов, в условиях резко выраженной пространственной неоднородности агроландшафтов и анализ результатов с использованием ГИС-методов существенно расширили представление о характере миграции веществ и энергии в результате эрозионных процессов и позволили получить наглядную картину пестроты почвенного покрова, выделить агроэкологические группы земель.
В современных условиях потепления климата эрозионные процессы не приостановлены, а при определенных условиях могут даже усилиться. Эффективность ресурсосберегающих технологий в регулировании поверхностного стока и смыва почвы усиливается на склоне крутизной 5-7 .
Агрогенно активизированные процессы плоскостной эрозии значительно усложнили структуру почвенного покрова, повысили его контрастность и способствовали формированию существенной внутрипольной дифференциации основных параметров плодородия, агротехнических и агроэко-логических свойств почв.
Ресурсосберегающие разноглубинные приемы обработки приводят к трансформации и усилению гетерогенезации почвенного покрова склоновых ландшафтов в результате проявления эрозионных процессов.
Воспроизводство и оптимизация показателей плодородия почвы возможна при дифференцированном применении комплекса противоэрозионных мероприятий в соответствии с условиями агроландшафта. Картограммы про-
странственного варьирования агроэкологических параметров определяют применение экономически и экологически обоснованных агротехнических мероприятий.
На склоновых землях формируется особенный агрофитоценоз, значительно отличающийся от плакорных. Фитосанитарный потенциал можно регулировать при использовании подробных карт, построенных методом кри-гинга, что обеспечит существенную экономию обработок посевов и тем самым будет способствовать как повышению урожайности, так и уменьшению загрязнения продукции и почвенного покрова остатками гербицидов.
Освоение элементов почвозащитной системы земледелия, основанной на ресурсосбережении, позволяет формировать высокопродуктивные агроце-нозы при увеличении общего энергетического потенциала агроэкосистемы.
Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертационную работу, были доложены на конференциях: Международный экологический форум, Курск 1995г., Международная научная конференция, Москва 2004г., II Всероссийский съезд по защите растений. С-Петербург, 2005г., Международная научная конференция, Н.-Новгород 2007г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, в том числе 12 в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертационных работ на соискание ученой степени доктора наук и 16 статей в прочих журналах.
Структура работы. Диссертация состоит из 7 глав, выводов, предложения производству, списка литературы и приложений. Она изложена на страницах, содержит таблиц и рисунков. Список литературы включает наименований, в том числе на иностранных языках.
