Автореферат (1151660)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописи

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Хохлова Ольга Борисовна

ПОВЫШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ

МАЛОПРОДУКТИВНЫХ И ДЕГРАДИРОВАННЫХ ПОЧВ

УДОБРИТЕЛЬНО-МЕЛИОРИРУЮЩИМИ СМЕСЯМИ

НА ОСНОВЕ САПРОПЕЛЕЙ

Специальность: 06.01.02 - мелиорация, рекультивация и охрана земель

(сельскохозяйственные науки)

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Москва – 2007

Работа выполнена в отделе природоохранных технологий Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им А.Н. Костякова (ГНУ ВНИИГиМ)

Россельхо­закадемии

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Кирейчева Людмила Владимировна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Зайдельман Феликс Рувимович

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Мерзлая Генриэта Егоровна

доктор сельскохозяйственных наук,

доцент Головатый Валентин Григорьевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Нижегородская государственная

сельскохозяйственная академия»

Защита состоится 24 мая в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.03801 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова по адресу: 127550, Москва, ул. Б. Академическая, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ

им. А.Н. Костякова.

Автореферат разослан «______» апреля 2007 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук Исаева С.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Почва является одним из национальных богатств госу­дарства и относится к важнейшим стратегическим природным ресурсам. Ис­торический опыт развития цивилизации показывает, что от состояния поч­венного плодородия напрямую зависит расцвет и упадок любого государства. Снижение плодородия почв является проблемой не только государственной, но и общечеловеческой. По оценкам Международ­ной орга­низации ФАО около 70% площади суши земного шара представлены мало­продуктивными угодьями, производительность ко­торых ограничена поч­венно-климатиче­скими, рельефными или хозяйствен­ными условиями. Увеличиваются потери продуктивных почв мира. За последние 50 лет общая площадь продуктивных почв уменьшилась на 300 млн. га, а коли­чество утраченного в результате процессов дегумификации органического углерода составило 38 млрд. т. (Г.В. Доброволь­ский, 2000). Решение продоволь­ственной проблемы невоз­можно без вовлечения в сельскохозяйственное производство природных ма­лопродук­тивных и деградированных почв.

Для эффективного использования деградированных почв требуется система мелиоративных мероприятий по расширенному воспроизводству почвенного плодородия, основанная на восстановлении их свойств, в том числе за счет восполнения утраченной энергии. Антропогенное вмешательство изменяет направленность потоков энергии, нарушая сложившееся равновесие в природных биологических системах. Основными источниками энергии и питательных веществ, вносимых в почву, являются органические удобрения, торф, сидераты, осадки сточных вод, пресноводные сапропели. Все они содержат аккуму­лированную солнечную энергию, которая в почве может трансформиро­ваться в энергию почвенного гумуса, что позволит повысить продуктив­ность земель. В нашей стране наименее востребованными источниками органического вещества являются пресноводные сапропели. Запасы энергии, аккумулированной в органическом веществе сапропелей России (4-8·10¹⁶ кДж), сопоставимы с суммарной энергией гумуса пахотных почв нашей страны (6·10¹⁶ кДж). В настоящее время в озерах гумидной зоны идет ак­тивное сапропелеобразование и, следовательно, накопление энергии, утерян­ной почвами водосборных территорий в результате деградационных процес­сов. Структура и состав сапропелей позволяют ис­пользовать их в качестве удобрений и мелиорантов, оказывающих длитель­ное положительное влияние на основные агрохимические и агрофизические свойства почвы. Воспроизводство почвенного плодородия представляет собой систему целенаправленных мелиоративных и агротехнических воздействий и является актуальной проблемой современности.

Цели и задачи исследований. Целью настоящих исследований является раз­работка мелиоративных мероприятий по повышению плодородия малопродуктивных и де­градированных почв за счет восстановления их вещественно-энергетического состояния сапропелями и смесями на их основе.

Для реализации цели были поставлены следующие за­дачи:

- выполнить анализ состояния почв России и рассмотреть подходы к оценке их продуктивности;

- изучить состав и свойства сапропелей как потенциального вещест­венно-энергетического источника для восстановления малопродуктивных и деградированных почв;

- разработать методику расчета энергетического потенциала органиче­ского вещества почв, органических удобрений и мелиорантов;

- оценить энергетическое состояние почв различной степени деграда­ции и энергетическую эффективность органических и органоминеральных удобрений;

- обосновать компонентный состав удобрительно-мелиорирующих смесей на основе сапропелей для восстановления и расширенного воспроиз­водства плодородия почв;

- разработать способ приготовления и внесения удобрительно-мелио­рирующих смесей в почву;

- оценить влияние удобрительно-мелиорирующих смесей на повыше­ние почвенного плодородия и урожайность с/х культур в натурных условиях.

Методология и методика исследования. Исследования базировались на анализе литературных и фондовых материалов с использованием систем­ного подхода и включали теоретические разработки, лабораторные и натур­ные эксперименты. В качестве теоретических предпосылок были использо­ваны классические учения о почве, почвообразовательных процессах, поч­венном плодородии В.В. Докучаева, В.И. Вернадского, Н.М. Сибирцева, П.А. Костычева, В.Р.Вильямса, В.А.Ковды, Б.Г. Розанова; о почвенном гумусе и концепции гумусообразования М.М. Кононовой, Л.И. Александровой, Д.С. Орлова и др. Работа базировалась на исследованиях состава и свойств са­пропелей Н.В. Кордэ, М.З. Лопотко, В.Н. Сукачева; работах по термодина­мике открытых систем И.Р. Пригожина и Г. Николиса; энергетике почвооб­разовательных процессов В.Р. Волобуева; энергетической характеристике почвенного гумуса И.В. Тюрина, С.А. Алиева; на законах превращения энер­гии в биологических системах В.А. Энгельгардта, В.П. Скулачева и др.

Исследования проводились на дерново-подзолистых почвах, оподзоленных черноземах, почвах выработанных торфяников, сапропе­лях 16 озер РФ, гуминовых веществах сапропелей, удобрительно-мелиори­рующих смесях на основе сапропелей и торфа по классическим агрохимиче­ским методикам. Кислотно-щелочная буферность почв определялась методами С. Аррениуса и П.П. Надточия. Для определения химических свойств сапропелей и смесей использовались классические и инструментальные химические методы исследо­ваний (ИК-спектроскопии, пиролитической масс-спектрометрии, нейтронной активации). Из биологических методов исследований применялись метод проростков и метод водных культур. В силу специфики озерных илов некоторые методы почвенного анализа были адаптированы для сапропелей.

Натурные исследования по испытанию новой удобрительно-мелиори­рующей смеси осуществлялись на базе Мещерского филиала ГНУ ВНИИГиМ и АОЗТ «Малинищи» в Рязанской области; опыты по определению длительности мелиорирующего действия сапропеля проводились на землях совхоза «Мичуринский» Ростовского района Ярославской области и Идрицкого совхоза-техникума Пустошкинского района Псковской области. Обработка результатов экспериментов осуществлялась с помощью методов математиче­ской статистики.

Научная гипотеза. Применение системы целенаправленных мелиоративных и агротехнических воздействий, обеспечивающих повышение вещественно-энергетического состояния почвы и активизацию процессов гумификации, позволит обеспечить расширенное воспроизводство почвенного плодородия.

Научная новизна работы. На основе теоретических обобщений и ана­лиза результатов исследований впервые предложен теоретический подход к оценке энерге­тического состояния почв и разработана методика расчета энергии органи­ческого веще­ства почвы и органических удобрений на основе элементного состава и термодинамики сопряженных реакций при биологическом окислении органического субстрата (биоэнергетический потенциал органического вещества).

Предложена концептуальная модель воспроизводства почвенного плодородия, основанная на повышении вещественно-энергетического потенциала почвы и активизации процессов гумификации с использованием новых удобрительно-мелиорирующих смесей на основе карбонатного сапропеля.

Выявлены отличительные особенности гумификации органического вещества пресноводных са­пропелей, обеспечивающие при внесении их в почву длительность мелиорирующего действия и формирование почвенного гумуса. Показано положительное влияние кислотно-щелочных буферных свойств сапропелей на гомеостаз и эколо­гическую устойчивость почв.

Рассчитан биоэнергетический потенциал гуминовых веществ различных типов почв и выявлены закономерности его влияния на состав почвенного гумуса.

Изучены состав и свойства пресноводных сапропелей как резервного источника почвенного гумуса и энергии для восстановления плодородия деградированных почв.

Предложен компонентный состав и методика получения удобрительно-мелиорирующих смесей на основе пре­сноводных сапропелей для рас­ширенного воспроизводства почвенного плодородия.

Дана оценка влияния удобрительно-мелиорирующих смесей на увеличение энергии почвенного гумуса и повышение почвенного плодородия в натурных условиях.

На защиту выносится:

- новый термодинамический подход к решению проблемы расширенного воспроизводства почвенного плодородия комплексом мелиоративных и агротехнических воздействий путем повышения вещественно-энергетического состояния почвы и активизации процессов гумификации на основе определения энергии химических связей органического вещества;

- методика расчета биоэнергетического потенциала органического вещества на основе стехиометрии сопряженных реакций в процессах биологического окисления и синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ);

- закономерности зонального изменения биоэнергетического потенциала гуминовых веществ и соотношения энергии гуминовых (ГК) и фульвокислот (ФК) в почвенном гумусе.

- структурно-генетические особенности органического вещества и орга­номинеральных комплексов сапропелей, обеспечивающие при внесении их в почву длительность ме­лиорирующего действия и процесс гумусообра­зования;

- компонентный состав и методика приготовления эффективных удобрительно-мелиорирующих смесей на основе сапропелей, для повышения почвенного пло­дородия.

Практическая значимость. Энергетическая оценка почвенного гумуса позволяет более объективно оценить продуктивность биоценоза и по элементному составу органических молекул определять энергетическую ценность почвенного гумуса и органических удобрений.

Применение разработан­ных удобрительно-мелиорирующих смесей является агромелиоративным мероприятием и способствует восстановлению плодородия деградированных почв, повыше­нию их продуктивности и улуч­шению экологической ситуации на землях сельскохозяйственного назначе­ния. Разработанный технологический регла­мент приготовления удобрительно-ме­лиорирующих смесей даст возможность по­лучать на базе местного сырья и агроруд новые экологически безопасные органоминеральные удобрения. Результаты исследований были положены в основу составления методиче­ских рекомендаций: «Использование сапропе­левых отложений для восста­новления деградированных почв и коренного улучшения малопродуктивных песчаных почв», ВНИИГиМ, 2000; «Методические реко­мендации по созданию эффективных органоминеральных смесей, обеспе­чивающих комплексное воздействие на почву», ВНИИГиМ, 2001, «Очистка и детоксикация почв от тяжелых металлов», ВНИИГиМ, 2002, «Методические рекомендации по мероприятиям для пре­дотвращения и ликвидации загрязне­ния агроландшафтов тяжелыми метал­лами», 2005г. Внедрение результатов работы осуществлялось в ОПХ Мещерского филиала ВНИИГиМ на участке «Тинки -2» и АОЗТ «Малинищи» Пронского района Рязанской области; при малообъ­емном способе выращивания тепличных овощей на базе ГУСП «Дубки» Ярославской области; в совхозе «Мичуринский» Ростовского района Ярослав­ской области.

Личный вклад автора состоит в обобщении и анализе литературных и фондовых материалов, проведении исследовании состава и свойств сапропелей. Автором проведены теоретические исследова­ния по разработке способов повышения продуктивности почв; по выявлению особенностей гумификации органического вещества сапропелей; по разра­ботке методики расчета энергии органического вещества почв и удобрений. Разработан термодинамический подход к энергетической оценке состояния почв и повышению почвенного плодородия. Выполнены лабораторные исследования агрохимических свойств почвы и химических свойств сапропелей; фракционирование гуминовых веществ сапропелей; определение биологиче­ской активности сапропелей модифицированным методом проростков и ме­тодом водных культур. При личном участии автора проводились натурные экспери­менты в Рязанской и Ярославской областях по определению эффективности удоб­рительно-мелиорирующей смеси и длительности мелиорирующего действия сапропелей.

Апробация результатов диссертационной работы. Основные резуль­таты исследований были доложены на III съезде Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000) , на 2-ой Международной конференции «Дожде­вые черви и плодородие» (Владимир, 2004), Международной научной конфе­ренции ВНИИГиМ «Экологические проблемы мелиорации» (Москва, 2002), Юбилейной конференции ВНИИГиМ «Мелиорация и окружающая среда» (Москва, 2004), III Всероссийской конференции «Гуминовые вещества в био­сфере» (С.-Петербург, 2005), секциях ученого совета ВНИИГиМ 2000, 2001, 2002, 2007гг, Международной конференции «Удобрения натуральные орга­нические и минеральные» г. Свиноуйсьце (Польша) 2006г, семинаре по теоретическим проблемам почвоведения МГУ, Москва, 2007г.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов диссертации