Введение к работе
Актуальность работы. Экономическое развитие Приенисейской Сибири, в том числе за счёт создания нового территориально-промышленного комплекса в Нижнем Приангарье, сопровождается привлечением дополнительной рабочей силы и, следовательно, ростом потребления сельскохозяйственной продукции. В настоящее время земледелие сосредоточено в основном в центральных лесостепных районах, где господствуют чернозёмы. Нечерноземная зона серых лесных, дерново-подзолистых и торфяных низинных почв, гораздо менее освоена, но и здесь есть перспективы для развития сельского хозяйства, что связано с оправданным стремлением населения к самообеспечению продуктами питания, а так же с уже наметившимся дефицитом земли на территориях, занятых чернозёмами. Вступление России в ВТО диктует необходимость повышения производительности и конкурентоспособности собственного территориального сельскохозяйственного производства. Поэтому эффективное использование агропромышленного потенциала нечернозёмной зоны Сибири имеет важное стратегическое значение.
Нечернозёмная зона охватывает подтаёжные и северные лесостепные районы юго-восточной оконечности Западной Сибири и юго-западную часть Средней Сибири в бассейнах рек Енисея, Ангары и Чулыма (Бугаков и др., 1981; Ершов, 2000; Трубников, 2008). Биоклиматический потенциал здесь значительно ниже смежной обжитой территории лесостепи, следовательно, при проектировании систем земледелия, необходимо тщательно учитывать особенности почвенных условий (Берзин, Полосина. 1990, 1992; Лисунов, 2002; Рудой, 2010). Научные основы применения удобрений и известкования в системе адаптивно-ландшафтного земледелия, разработанные для других регионов, не могут эффективно здесь применяться, так как не учитывают провинциальные особенности экосистем.
Ранее проведенные исследования (Наумов, 1985; Танделов, 2001,2012), не охватывают всего разнообразия почвенно-климатических условий региона, имеют ограничения по структуре севооборотов, изучению химического состава растений, а, следовательно, и балансу элементов питания в севообороте. Математически не обоснована связь показателей плодородия кислых почв с продуктивностью сельскохозяйственных культур. Таким образом, научные вопросы применения удобрений и мелиорантов в Приенисейской Сибири изучены недостаточно.
В этой связи исследования по эколого - агрохимическому обоснованию приёмов повышения плодородия почв для реализации адаптивно-ландшафтной системы земледелия в нечернозёмной зоне Приенисейской Сибири весьма актуальны.
Цель исследований - теоретическое обоснование и разработка путей воспроизводства плодородия почв нечернозёмной зоны Приенисейской Сибири посредством оптимизации их пищевого режима и физико-химических свойств в агроценозах.
Основные задачи:
оценить современное состояние плодородия почв нечерноземной зоны, установить корреляционные связи показателей агрохимических свойств в серых лесных и дерново-подзолистых почвах;
определить влияние свойств почв на урожайность сельскохозяйственных культур и составить информационно-логические модели урожайности;
изучить влияние органических, минеральных удобрений и известкования на агрохимические, биологические и физико-химические свойства почв;
изучить влияние удобрений и известкования на урожайность зерновых, кормовых, технических культур и продуктивность севооборотов;
установить влияние удобрений и известкования на содержание и соотношение элементов питания в сельскохозяйственных культурах, использование питательных веществ из удобрений и баланс элементов питания в севооборотах на различных типах почв;
дать биоэнергетическую оценку севооборотам в зависимости от систем применения удобрений и известкования.
Научная новизна. Получены новые научные результаты по характеристике плодородия дерново-подзолистых и серых лесных почв с учетом вида использования (пашня, сенокосы и пастбища) и гранулометрического состава. Впервые установлены корреляционные связи между агрохимическими показателями кислых почв, а также их свойствами и урожайностью культур, что позволило создать информационно-логические модели урожайности.
Впервые в условиях региона установлены особенности формирования калийного режима почв в агроценозах.
Установлено влияние удобрений и известкования на химический состав сельскохозяйственных культур, соотношение питательных веществ в растениях, коэффициенты их использования из удобрений и баланс элементов питания в севообороте.
Разработаны системы удобрений с навозом, соломой, минеральными удобрениями и известкованием, обеспечивающие существенное повышение продуктивности полевого севооборота и многолетних трав на дерново-подзолистых, серых лесных и торфяных низинных почвах.
Определены условия эффективного действия известкования на кислых почвах. Установлено, что известкование на удобренном фоне повышает продуктивность севооборота на дерново-подзолистых почвах, на серых лесных -известкование на фоне удобрений малоэффективно.
Дана биоэнергетическая оценка севооборотов в зависимости от систем применения удобрений и известкования.
Защищаемые положения:
1. Эколого-агрохимическое обоснование моделирования эффективного
плодородия дерново-подзолистых и серых лесных почв.
2. Удобрения и свойства почв обуславливают содержание и соотношение
элементов питания в растениях, коэффициенты использования их из удобрений,
баланс питательных веществ в севообороте.
3. Агроэкологическая система применения органических, минеральных удобрений и известкования оптимизирует плодородие почв и существенно повышает (на 34-94%) урожайность культур и продуктивность севооборотов в подтаёжной зоне Приенисейской Сибири.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Изучение свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв, определение информативности факторов и логических функций связи их с урожаем позволяют составить математические модели эффективного плодородия пригодные для почвенного мониторинга, разработки мероприятий по оптимизации свойств почв, прогнозирования урожаев, бонитировки почв. Содержание изученных севооборотов, учитывающее адаптивные свойства культур, их фитоса-нитарные функции и производственное назначение, позволяет эффективно реализовать потенциал почв и обеспечивать воспроизводство почвенного плодородия.
Разработанные схемы применения удобрений и мелиорантов для условий подтайги Приенисейской Сибири являются необходимой основой для экологически устойчивого и экономически выгодного развития растениеводства, и позволяют на почвах подтаежной зоны за счет удобрений повысить продуктивность севооборотов на 50-100%.
Основные результаты работы могут быть использованы в земледелии Красноярского края, а также реализованы в практических рекомендациях: «Агрохимические основы повышения производительной способности торфяных почв и технологии возделывания кормовых культур в Восточной Сибири» (1991), «Воспроизводство плодородия почв и эффективное землепользование в подтаежной зоне Красноярского края» (2003), «Пути повышения плодородия почвы и рекомендованные сорта сельскохозяйственных культур в Красноярском крае» (2009), «Инновационные технологии производства продуктов растениеводства» (2011), «Технология возделывания кормовых культур в Красноярском крае» (2012), «Возделывание озимой ржи в Восточной Сибири» (2012).
Полученные результаты внедрены в производство на территориях землепользования хозяйств: «Колхоз им. Чапаева» Саянского района, ОАО «Бого-толлён» Боготольского района и КФХ «Зинович» Тюхтетского района Красноярского края. Моделирование урожайности сельскохозяйственных культур в севообороте на кислых почвах Приенисейской Сибири закреплено Свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013611030.
Материалы исследований используются в учебном процессе Красноярского государственного аграрного университета.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на Международных (Владимир, 2002; Улан-Удэ, 2003; Красноярск, 2006; Иркутск, 2006, 2011; Абакан, 2007; Новосибирск, 2010), Всесоюзных (Ленинград-Пушкин, 1987; Свердловск, 1988; Москва, 1989), Всероссийских (Красноярск, 1999, 2000, 2001, 2003), региональных (Красноярск, 1985, 1987, 1989, 1995, 1998; Абакан, 2003; Новосибирск, 1996, 2005; Иркутск, 1989, 2007) конференциях, II - IV съездах Докучаевского общества почвоведов (С-Петербург, 1996; Суздаль, 2000, Новосибирск, 2004), заседаниях Ученого совета КНИИСХ (ежегодно).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 66 печатных работах, в том числе, в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определённых ВАК РФ - 14. Общее число научных и научно-методических работ - 81.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 308 страниц, состоит из введения, 8 глав, выводов, рекомендаций производству, библиографического списка литературы из 408 наименований, 14 приложений, включает 81 таблицу, иллюстрирована 39 рисунками.
Личное участие. В основу диссертации положены материалы научных исследований по государственным темам: 2.61.72.06 (система удобрений на осушаемых торфяных почвах); 01.02.03; 02.01.04; 05.06.01; 02.03.04 (системы эффективного применения удобрений и мелиорантов на кислых почвах). Автору принадлежит проведение всех этапов экспериментальных полевых, лабораторных и части аналитических работ. Все полученные данные статистически обрабатывались и обобщались диссертантом.
Автор выражает глубокую признательность за помощь в работе и ценные консультации д.с.-х.н. Н.Г. Рудому, к.с.-х.н. А.А. Выручеку, к.с.-х.н. В.В. Топтыгину, а также коллегам по совместной работе Н.В. Михайленко, Л.К. Чехо-надской, А.Г. Хорошилову, Н.Г. Моисееву, А.А. Крючкову, О.В. Рыжкиной.
