Автореферат (1151660), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 51 научной работе, в том числе в 2-х монографиях, 8-и статьях в журналах, рекомендуемых ВАК, получено 4 патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов, изложена на 302 страницах машинописного текста, иллюстрирована 39 рисунками, содержит 94 таблицы и 14 приложений. Список литера­туры включает 362 наименований, в том числе 32 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, методология и методика их проведения, новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе проведен анализ понятийного аппарата, дана характе­ристика малопродуктивных и деградированных почв и их распространение на территории России, описаны виды деградации почв, среди которых ос­новной акцент сделан на процессы дегумификации, даны способы восстанов­ления почвенного плодородия и предложена концептуальная модель решения проблемы повышения почвенного плодородия.

Малопродуктивные и деградированные почвы характеризуются низким содержанием гумуса; малой емкостью катионного обмена; невысокой степенью насыщенности основаниями; ки­слой или щелочной реакцией почвенного раствора; неблагоприятным для биоты химическим составом; слабой микробиологической актив­ностью; низкой буферностью. Для пахотных почв РФ низкая продуктивность преимущественно связана с нарушением структуры и снижением содержания гумуса (В.А. Ковда, 1979). Существует несколько систем для оценки распро­странения малопродуктивных почв разработанных В.В. Докучаевым, Н.М. Сибирцевым, И.И. Кармановым, Д.И. Шашко, К.В. Зворыкиным, В.М. Фрид­ландом, Ю.В. Федориным и др. Система почвенно-агроэкологического рай­онирования сельскохозяйственных земель (Е.И. Панкова, А.Ф. Новикова, 2000), позволяет выделить почвенно-агроэкологические пояса и объединить земли близ­кие по продуктивности и главному фактору, лимитирующему плодоро­дие.

Пути повышения плодородия деградированных почв свя­заны с ликвидацией причин и последствий деградации и восстановлением их исходного вещественно-энергетического состояния. В работах И.И. Карманова, В.И. Кирюшина, Н.Б. Хитрова, Д.С. Орлова, Ф.Р. Зайдельмана, И.В. Кузнецова, Н.В. Иванова, Л.В. Кирейчевой, Нгуен С. Х. и др. предло­жена систематизация процессов деградации, позволяющая обос­новать мероприятия, направленные на повышение продуктивности дегради­рован­ных почв.

Разнообразие почв, большинство из которых не отличается высоким естественным плодородием, крайне низкий биоклиматический потенциал значительной части территории России предполагают необходимость разработки систем земледелия, ключевым звеном которых является сбалансированное применение органических и минеральных удобрений (В.И. Никитишен, 2005). В дис­сертации рас­сматриваются способы повышения плодородия почв путем вне­сения органи­ческого вещества различной этиологии. Однако в современных условиях реальная обеспеченность пашни органическими удобрениями составляет не более 10%, поэтому актуальной задачей является расширенный воз­врат органического вещества в почву в форме более эффективных орга­ниче­ских веществ на основе нетрадиционных и малоиспользуемых при­родных ресурсов (Г.Е. Мерзлая и др., 2006). Почвенный гумус формирует почвенную структуру, явля­ется ис­точником элементов питания растений, обеспечивает жизнедеятель­ность почвенных микроорганизмов, способствует детоксикации почвы и влияет на формирование ее буферных свойств (В.Г. Минеев, 1988). По данным В.Г. Сычева, Д.С. Орлова и др. к 2004 году на преобладающей территории РФ баланс гу­муса в пахот­ном слое характеризуется как отрицательный, 46% почв имеют низкое и очень низкое содержание гумуса. Анализ государственных докладов «О со­стоянии окружающей природной среды» показы­вает, что, начиная с 1991 года, внесение минеральных удобрений на гектар сельскохозяйственных угодий снизилось в 7-8 раз, дефицит органических удобрений составляет более 80%.

Традиционно мелиоративные приемы, направленные на повышение содержания гумуса в почвах, основаны на внесении значительных доз органиче­ских удобрений (Д.Н. Прянишников, Т.Н. Кулаковская, Н.Г. Ковалев, В.И.Кирюшин, А.М. Лыков, Г.Е. Мерзлая, В.Г. Сычев, Л.Л Шишов и др.). Как правило, дозы удобрений рассчитываются исходя из потребностей растений в элементах питания, поэтому при использовании негумифицированных органических материалов требуется постоянное внесение органических удобрений, что в конечном итоге может привести к загрязнению почв и грунтовых вод, эвтрофированию водоемов, снижению качества сельскохозяйственной продукции. Использование гуми­фицированного органического вещества торфа более экологи­чно, но менее эффективно, так как требуется больше времени на его минерализацию, а при высоких дозах внесения приводит к повышению кислотности почвы. Резервными источниками почвенного гумуса могут стать сапропели, так как они содержат гумифицированное органическое вещество и кислотно-щелочную буферную систему, препятствующую подкислению почвы. В сапропелях содержится от 30 до 70% и более мине­ральных компонентов преимущественно илистой фракции, обеспечивающих формирование органоминеральных комплексов и способствующих закрепле­нию гумусовых веществ в почве. Состав и структура сапропелей характери­зует их не только как источники элементов питания растений, но и как струк­турообразователи и мелиоранты, улучшающие гранулометрический состав почвы, повышающие емкость катионного обмена (ЕКО), улучшающие состав почвенного поглощающего комплекса (ППК). По определению Н.В. Кордэ (1956) «сапропели это тонкоструктурные коллоидные отложения континен­тальных водоемов, содержащие значительное количество органического ве­щества, некоторое количество неорганических компонентов биогенного про­исхождения и минеральные примеси привносного характера». Из истории земледелия известно, что озерные илы с незапамятных времен использова­лись в сельском хозяйстве для удобрения преимущественно песчаных и су­песчаных почв (Е.М. Титов, 1885, Ю.Г. Саушкин, 1926, А.В. Смирнов, 1962 и др.). Еще Плиний в «Естественной Истории» писал, что «белый туф», най­денный среди водных источников, обладает «бесконечным плодородием». Первые научные исследования сапропелей как природных ресурсов органи­ческого сырья в нашей стране относятся к концу XIX – началу ХХ века (Н.Д. Залесский, 1914). В России, начиная с 30-х годов, проводилось изучение эф­фективности сапропелей в качестве удобрений (Ф. Бурмистров, Н. Полян­ский, 1935, А.В. Смирнов, 1963, М.З. Лопотко, 1983, Н.А. Бракш, 1971, Н.В. Попов, 1994 и др.). Технология добычи и внесения сапропе­лей достаточно отработана и разработаны рекомендации по его применению в качестве удобрения (ВНИИГиМ – А.М. Царевский, А.В. Смирнов, Е.Д. То­мин, А.И. Фомин, Л.В. Кирейчева и др.). В Белоруссии также разработана технология получения сапропелевых удобрений (СУ). Многообразие состава сапропелей позволяет получать на их основе удобрения и мелиоранты раз­личных свойств и назначений: органические сапропели в качестве органиче­ских удобрений, кремнеземистые и смешанные в виде органоминеральных удобрений, карбонатные в виде известковистых удобрений и химмелиоран­тов (таблица 1).

Анализ обобщенных данных удобрительного действия са­пропелей (М.З. Лопотко, Г.А. Евдокимова, А.В. Смирнов, Б.Н. Хохлов и др.) показывает сравнительно невысокую эффективность СУ. Для получения такой же прибавки урожая, как и от навоза, дозы сапропеля должны быть в среднем в 3 раза выше. Установлено, что внесение пресноводных сапропелей в почву сохраняет запас гумуса на более длительный срок, чем внесение других органических материалов, но недостаточно эффективно влияет на продук­тивность почв. Требуются новые подходы к решению проблемы повышения почвенного плодородия, основанные на активизации процессов гумусообра­зования.

Характеристика почвенного гумуса представ­лена во многих работах (А. Тэер, В.Р. Вильямс, И.В. Тюрин, А.А. Роде, М.М. Кононова, Л.Н. Александрова, Д.С. Орлов, Ф. Дюшо­фур, Р.Л. Тейт, и др.). Энергетическая характеристика почвенного гумуса определяет его как «основной запас потенциальной биогенной энер­гии, сосредоточенный в почвенном покрове в виде органического вещества почвы и наиболее специфической его части – почвенном гумусе» (И.П. Ба­бьева и др. 1989). По данным В.А. Ковды (1979) в гумусе почвенной обо­лочки земли аккумулировано 5·10¹⁸кДж энергии.

Таблица 1 – Состав и свойства сапропелей, используемых в качестве удобрений

Примечание: *) по данным Госагропрома РСФСР, 1989; **) по данным М.З. Ло­потко, 1983

Уровень организации агробиоценоза определяется соот­ношением поступающей и исходящей энергии (Г. и Э. Одум, 1978, В.Д. Са­муилов, 1994). Сельскохозяйственная деятельность нарушает это соотно­шение, что может выражаться в снижении запасов энергии гумуса и появлении де­градационных процессов в почве. При вмешательстве антропогенного фак­тора резко возрастает поток исходящей энергии почвенных экосистем с от­чуждаемым урожаем, поэтому необходимо регулировать количество поступаю­щей энергии, в том числе за счет внесения в почву органических веществ и активизации процессов гумусообразования. На целесообразность использо­вания энергетических критериев при характеристике гумуса указали еще С.А. Ваксман (1937) и И.В. Тюрин (1937). Существующие методы энергети­ческой оценки органических соединений базируются на термодинамике абиотического окисления, однако, процессы минерализации гумуса и гуму­сообразование основаны на ферментативных реакциях (М.М. Кононова, 1963), поэтому для энергетической оценки почвенного гумуса целесообразно использовать закономерности трансформации энергии в биологических сис­темах.

Характеристика почвенного гумуса на информационном уровне связана с матричной организацией почвенной структуры (М.И. Дергачева, 1989, Т.А. Зубкова, Л.О. Карпачевсий, 2000, 2001, С.Н. Чуков, 2003 и др.). «Почвенная матрица – поверхность твердых почвенных частиц с активными центрами, около которых определенным образом формируются слои адсорбированных веществ» (Т.А. Зубкова, Л.О. Карпачевский, 2000). Это понятие интегральное, в состав почвенной матрицы входят минеральные, органические и органоминеральные матрицы, которые характеризуются как участки поверх­ности минералов, органических соединений и органоминеральных комплек­сов, индуцирующих процессы почвообразования.

Характеристики

Список файлов диссертации