Автореферат (1151664), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Во введении показана актуальность решаемой проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, даны методология и методика проведения исследований, отмечены новизна и практическая значимость полученных результатов

В первой главе проведен анализ факторов антропогенного и природного характера, влияющих на уплотнение почв и ухудшение условий произрастания растений. Изучение причин возникновения процессов уплотнения почв на орошаемых землях осуществлялось с учетом работ В. Н. Богословского (2004), А. Г. Бондарева (1990, 1998), О. Г. Грамматикати (1969), Ю. П. Добрачева (2004), Ф. Р. Зайдельмана (1996, 2003), В. С. Казакова (1984), Н. А. Качинского (1970), А. Н. Костякова (1961), В. В. Медведева (1988, 1994), Н. А. Пронько (2001, 2009), Н. Д. Прянишникова (1929), Н. С. Скуратова (2001), А. Н. Соколовского (1956), Ю. П. Танделова (2007), Д. А. Черняховского (2003), Б. Б. Шумакова (1993, 1995) и многих других ученых, посвященных различным аспектам ухудшения состояния мелиорируемых земель.

Под антропогенным и природным воздействием на орошаемых землях происходит разрушение структуры почвы и ее уплотнение, образование иллювиальных горизонтов, развитие процессов гидроморфизма, оглеения и слитизации, которые негативно влияют на условия произрастания сельскохозяйственных культур и снижают эффективность мелиоративных технологических процессов. Почвы орошаемых земель особо чувствитель­ны к воздействию механического давления, так как находятся в состоянии увлажнения, оптимального не только для растений, но и для их уплотнения. Причинами образования плужной подошвы (микроиллювия) являются высокая влажность почвы, многочисленные ее обработки и внесение с минеральными удобрениями солей Na, K и NH₄, которые, вытесняя обменный кальций из почвенного поглощающего комплекса, нарушают устойчивость почвенной структуры.

К одной из основных причин, снижающих эффективность растениеводства на орошаемых землях, необходимо отнести проявление процессов гидроморфизма в условиях повышенной влажности почвы. Выраженный гидроморфный режим почв при большом количестве в них пожнивных остатков способствует увеличению подвижности металлов вследствие изменения окислительно-восстановительного потенциала в гумусовом горизонте. Сбраживание органики в гидроморфных условиях влечет за собой образование низкомолекулярных водорастворимых органических веществ и фульвокислот.

Ухудшение условий произрастания растений на орошаемых землях связано с формированием процесса глееобразования. Этот процесс проявляется при подтоплении или затоплении почв в зонах действия крупных каналов и водохранилищ, при переполивах, на рисовых системах и при лиманном орошении. В степной зоне глееобразование может возникать в результате интенсивной обработки автоморфных почв, которые под действием сельскохозяйственной техники уплотняются, создавая предпосылки к перераспределению поверхностного стока в понижения, где происходит длительное переувлажнение почвы. В условиях застойно-промывного режима увлажнения почвы под воздействием глееобразования происходит максимальное элювирование не только железа и марганца, но и алюминия, кальция, магния, а также илистой фракции мелкозема, сопровождающееся разрушением структуры почвы и ее уплотнением.

В сельскохозяйственный оборот вовлекается достаточно большое количество земель с изначально неблагоприятными свойствами. Это солонцеватые черноземы, имеющие тенденцию к засолению и уплотнению корнеобитаемого слоя, обусловленную близким залеганием грунтовых вод неблагоприятного солевого состава (обычно сульфатно-натриевого), комплексностью и неоднородностью почвенного покрова. Из-за процесса осолонцевания почв, сопровождающегося слитизацией почвенной структуры и увеличением плотности сложения, продуктивность таких земель низкая, в то время как они занимают значительные площади на Северном Кавказе, в Поволжье, в центрально-черноземных областях, в Западной Сибири. Причиной отрицательных физико-механических свойств солонцовых почв является наличие на определенной глубине токсичных солей натрия (реже магния). Однако сами по себе отрицательные химические свойства солонцов не являются препятствием для получения на них хорошего урожая. Более существенное влияние на развитие сельскохозяйственных культур на таких орошаемых землях оказывает плотность почвы.

В работе показано влияние уплотнения и слитизации почв на их водоудерживающую способность, эффективность использования атмосферных осадков и оросительной воды. С увеличением плотности почвы снижается доступность влаги для растений в связи с ухудшением условий проникновения корневой системы вглубь; уменьшается микробиологическая активность почвы.

В условиях повышенной плотности почвы происходит интенсивный отток влаги на физическое испарение и накопление солей в корнеобитаемом слое почвы, развитие процессов его засоления и осолонцевания. При уплотнении почвы возникает необходимость коррекции элементов мелиоративных технологий, что ведет к увеличению затрат энергетических и материальных ресурсов. Блок-схема факторов, определяющих процессы уплотнения почв на орошаемых землях и их влияние на агробиоценоз, представлена на рис. 1.

Вторая глава посвящена анализу технологий восстановления плодородия деградированных почв орошаемых земель. Показано, что они должны быть в наибольшей степени адаптированы к агроландшафтным условиям при эффективном использовании водных ресурсов и биопотенциала сельскохозяйственных культур, включая применение физических, химических и биологических мелиораций, создающих предпосылки повышения плодородия почв.

В естественных условиях плодородие почв в основном обеспечивается за счет гумификации органического вещества, поступающего в почву с отмершими растениями, с остатками микроорганизмов и животных, а также корневых выделений и корней. Наибольшие запасы гумуса формируются в черноземах степной зоны и составляют более 426 т/га или более 9,2 ТДж/га аккумулированной энергии. Аккумулирование таких запасов потенциальной энергии стало возможным благодаря значительному ежегодному поступлению в почву биологической массы и ее эффективной переработке микроорганизмами. Продолжительность же формирования запасов гумуса в условиях естественного развития биоценозов составляет более 125 лет (М. М. Кононова, 1963).

Факторы, определяющие процессы уплотнения почв

Формирование

микроиллювия

Механическое воздействие

Эрозия, дегумификация

Гидроморфизм,

оглеение,

слитизация

Плотность почвы

Изменение условий произрастания растений

Микробиологические процессы

Доступность влаги растению

Режимы: водный, пищевой, солевой, тепловой, газовый

Формирование корневой системы

Плодородие почв (продуктивность земель)

Устойчивость агроландшафта

Эффективность затрат антропогенной энергии

Рис. 1. Блок-схема факторов, определяющих процессы уплотнения почв на орошаемых землях и их влияние на агробиоценоз

При интенсивной эксплуатации земель сельскохозяйственного назначения, когда значительная часть сформировавшейся биомассы отчуждается с урожаем, происходит истощение плодородного слоя почвы. На орошаемых землях это усугубляется процессами гидроморфизма, оглеения и слитизации, возникающими под влиянием увеличения приходной части водного баланса и несбалансированным привносом солей с поливной водой. Поэтому агроэкосистемы, особенно при орошении, нуждаются в постоянном пополнении энергии (восполнении дефицита органики), отчуждаемой с произведенной продукцией.

Внесение минеральных удобрений частично восстанавливает питательную среду, обеспечивая рост продуктивности угодий, но, по мнению многих ученых, может сопровождаться разрушением структуры почвы и снижением активности почвообразующих организмов, что приводит к еще большим темпам уплотнения почв и, как следствие, к снижению их плодородия и деградации. Для уменьшения негативного воздействия на почву минеральных удобрений возникла и получила развитие в работах А. А. Жученко (1990, 1994), В. И. Кирюшина (1995, 2002) и других ученых идея экологизации растениеводческого производства. Новое направление, связанное с адаптацией растений, и в целом агроценозов, к экологическим условиям, повышением их устойчивости в экстремальных ситуациях, возникло и развивается в виде эколого-биосферных систем земледелия, в которых предлагается использовать физиологические особенности самих растений [С. А. Самцевич, 1972; А. А. Жученко, 1994; Ю. А. Овсянников, 1996].

В работе рассмотрены вопросы применения в орошаемом земледелии сельскохозяйственных культур, которые являются как продуктами растениеводческого производства, так и биологическими мелиорантами почвы. Согласно имеющейся концепции поддержания плодородия почв на орошаемых землях доля многолетних трав должна изменяться (по природным зонам) от 25…30 до 60…80 %, однолетних трав (в основных и промежуточных по­севах) - от 12 до 30 %. Структура укосных площадей бобовых трав должна совершенствоваться за счет расширения посевов культур, ранее считавшихся нетрадиционными. По комплексу хозяйственных показателей к наиболее эффективным для выращивания на орошаемых зем­лях являются многолетние бобовые (люцерна, клевер луговой, галега восточная, лядвенец рогатый, донник белый). Таким образом, для поддержания почвенного плодородия рекомендуются севообороты с включением в них таких сельскохозяйственных культур, возделывание которых сопровождалось бы накоплением органического вещества и элементов минерального питания в почве и ее разуплотнением. Однако сама идея введения эколого-биосферных систем земледелия и реализуемая на практике структура посевных площадей с включением культур-мелиорантов принимаются при условии, что почвообразовательные процессы формируются без учета ограниченных возможностей развития самих растений, влияния измененного водного фактора, интенсивности его влияния на формирование условий развития растений и микробиологических процессов, то есть без учета последствий антропогенного воздействия при производстве продукции. При этом не ставятся задачи интенсивного восстановления орошаемых земель, на которых произошла глубокая деградация (уплотнение) почв, или введенных в оборот земель с изначально низким уровнем плодородия, или осолонцованных, имеющих иллювиальные прослойки. Поэтому биологические мелиоративные приемы имеют недостаточно высокую эффективность, требуется длительное непрерывное их применение для восстановления плодородия почв до биоклиматического потенциального уровня продуктивности.

Чтобы эти системы были эффективными, необходимы дополнительные затраты антропогенной энергии и ресурсов, направленные на создание условий эффективного использования биопотенциала сельскохозяйственных культур. В работе показано, что в начале таким мероприятием должно быть глубокое рыхление деградированных почв, при котором разрушаются иллювиальные прослойки и создаются условия для формирования растением мощной корневой системы. При глубокой механической обработке почвы практически мгновенно происходит разрушение уплотненных иллювиальных прослоек и увеличение объема почвы, используемого корневой системой растения. Продуктивность земель повышается за счет интенсификации процессов мобилизации имеющегося энергетического потенциала почвы и самого растения. При этом, если не обеспечивается бездефицитный баланс органики, происходит интенсивная дегумификация с последующей более глубокой деградацией почв.

Характеристики

Список файлов диссертации