Актуальность темы
С развитием цивилизации человек преуспел в освоении природных, в частности почвенных ресурсов, использование которых далеко не безупречно. Природа начинает отвечать человеку на его порой необоснованное, неразумное воздействие. Возросший за последнее столетие антропогенный пресс на пахотные почвы, как правило, снижает их устойчивое функционирование и видоизменяет почвенный покров. Он провоцирует целый ряд негативных изменений в почвообразовательном процессе, обусловливает снижение продуктивности агроценозов, и даже приводит к опустыниванию. Это отмечают в своих работах ряд учёных, а именно, В. А. Ковда (1981) — И. А. Крупеников (1981; 1992) — Г. В. Добровольский, Е. Д. Никитин (1986) — R.W. Arnold, I. Szabolcs, V.O. Targulian, 1990; Ф. И. Козловский (1991; 2003) — В. И. Кирюшин (2000) — Д. С. Булгаков (2002) — И. И. Васенёв, Д. А. Букреев, В. Г. Хахулин (2002), Л. М. Бурлакова (2001, 2005, 2008), Г. Г. Морковкин (2011) и др. По оценкам специалистов, в результате нерачительного использования земельных ресурсов человечество уже утратило около 2 млрд. га некогда плодородных земель, превратив их в антропогенные пустыни — бедленды, что составляет около 3% территории планеты (Куракова, 1976; Розанов, 1984; Новиков, 2000).
В Алтайском крае в последние четверть века увеличились площади эродированных пахотных почв с 1,1 до 2,9 млн. га, а площади дефлированных за этот же период возросли с 3,8 до 4,3 млн. га (по данным ОАО «АлтайНИИГипрозем»). Это свидетельствует, что практически не осталось не затронутых водной и ветровой эрозией пахотных почв. Кроме водной и ветровой эрозии в Алтайском крае к прогрессирующим явлениям деградации специалисты относят также подкисление, ощелачивание, засоление, осолонцевание. Агроэкологический кризис пахотных почв Алтая, несомненно, прослеживается на обобщающем показателе — плодородии, которое в результате использования почвенных ресурсов претерпевает изменения, обусловливающие отклонения от естественного почвообразовательного процесса и как следствие снижает урожайность возделываемых культур.
В настоящее время нет методического обоснования, не прописаны «правила», позволяющие проводить агроэкологическую оценку плодородия пахотных почв, которые определяли бы интенсивность происходящих изменений, устанавливали причину этих изменений и вовремя предотвращали кризисную ситуацию. Сложившаяся практика использования пахотных почв и развитие деградационных процессов не может обеспечить сохранение почвенного плодородия. Наступило время, когда дальнейшее использование почвенных ресурсов возможно в рамках строго скорректированных нагрузок на стратегический ресурс природного комплекса. Актуальность этой проблемы предопределила цель нашей работы.
Цель работы: выявить агроэкологическое состояние плодородия, разработать и апробировать методику проведения агроэкологической оценки, предложить приёмы рационального использования пахотных почв Алтайского Приобья и межгорных котловин Алтая.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Определить современное состояние плодородия пахотных почв.
2. Установить роль природных условий, формирующих плодородие пахотных почв и разработать методику комплексной агроэкологической оценки.
3. Выявить значимость факторов и условий, определяющих интенсивность плоскостной водной эрозии и их влияние на агроэкологическое состояние плодородия пахотных почв.
4. Разработать шкалу оценки специфичных состояний свойств почв, характеризующих почвенное плодородие увязанных с урожайностью яровой пшеницы.
5. Разработать информационно-логическую модель формирования урожайности яровой пшеницы с учётом климатических, геоморфологических, агротехнических и почвенных условий.
6. Разработать уровни агроэкологического состояния плодородия пахотных почв и сформулировать принципы их выделения.
7. Разработать индикаторы свойств почв, позволяющих определять степень агроэкологического состояния плодородия.
8. Провести оценку агроэкологического состояния плодородия пахотных почв основных земледельческих зон края.
На защиту выносятся:
— методика комплексной агроэкологической оценки плодородия пахотных почв разработанная на принципах и системном подходе, выделения уровней агроэкологического состояния;
— разработанная шкала динамичности, характеризующая развитие процессов деградации, обусловленных интенсивностью смываинформационно-логическая модель, учитывающая почвенно-климатические, геоморфологические и агротехнические условия;
— уровни агроэкологического состояния плодородия пахотных почв, впервые разработанные на основе индикаторов параметров плодородия, степени и интенсивности деградации, совокупности почвенного покрова и геоморфологических условий;
— информационно-логическая модель формирования урожайности яровой пшеницы, учитывающая природные условия и антропогенное воздействие, позволяющая провести агроэкологическую оценку плодородия пахотных почв уровней агроэкологического состояния;
— диагностическая шкала оценки свойств пахотных почв, участвующих в формировании урожая на основе специфичных состояний;
— агроэкологическое ограничение на использование земельных ресурсов в пашне с учётом выделенных уровней агроэкологического состояния, предотвращающее деградацию, сохраняющее и повышающее плодородие.
Научная новизна работы.
Для пахотных почв Алтайского Приобья и межгорных котловин Алтая предложена методика агроэкологической оценки плодородия пахотных почв с учётом интенсивности деградационных процессов.
Разработана шкала динамичности, индикаторы свойств почв, степень деградации, характеризующие агроэкологическое состояние пахотных почв, позволяющее выявить и выделить уровни агроэкологического состояния.
Впервые установлены уровни агроэкологического состояния пахотных почв, позволяющие оценить плодородие, интенсивность деградационных процессов различных зональных земледельческих почв.
Определены величины проявления плоскостного смыва, происходящего в пахотных почвах Алтайского Приобья и межгорных котловин Алтая с использованием информационно-логического анализа, позволяющего прогнозировать их развитие, с разработкой мероприятий по предотвращению.
Разработана информационно-логическая модель формирования урожайности яровой пшеницы, оценивающая уровни агроэкологического состояния, учитывающая климатические, геоморфологические, почвенные условия и основные агротехнические способы обработок почв.
Предложена диагностическая шкала оценки параметров свойств пахотных почв, участвующих в формировании урожая на основе специфичных состояний.
Практическая значимость работы.
Разработана система экологических ограничений использования земельных ресурсов в пашне с целью создания экологического равновесия интенсивно используемых территорий в сельскохозяйственном производстве, приостановления развивающихся деградационных процессов, сохранения и повышения плодородия почв.
Материалы диссертационной работы использованы для оценки агроэкологического состояния плодородия пахотных угодий Алтайского Приобья и межгорных котловин Алтая. Разработаны технологические рекомендации по повышению плодородия пахотных почв в хозяйствах: СПК «Коксинское», СПК «Русь», ЗАО «Терек», СПК «Центральный», являющихся типичными эталонами основных почвенно-климатических зон земледельческой территории края.
Основные теоретические положения и результаты исследований используются в лекциях по дисциплинам «Почвоведение», «Физика почв», «Прогнозирование и планирование рационального использования земельных ресурсов», при проведении семинарских, лабораторно-практических занятий, при выполнении курсовых и дипломных работ на агрономическом факультете Алтайского ГАУ.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и публиковались в материалах VIII Всесоюзного съезда почвоведов (Новосибирск, 1989), IV съезда почвоведов России (Новосибирск, 2004), V съезда Общества почвоведов им. В. В. Докучаева (Ростов, 2008) — международной конференции, посвящённой 100-летию со дня рождения П. Г. Адерихина «Черноземы Центральной России: генезис, география, эволюция» (Воронеж, 2004) — Международной научно-практической конференции «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие» (Пенза, 2005) — Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию Победы в Великой Отечественной войне «Новые направления в решении проблем АПК на основе современных ресурсосберегающих, инновационных технологий» (Волгоград, 2010) — Всероссийской научной конференции «Закономерности изменения почв при антропогенных воздействиях и регулирование состояния и функционирования почвенного покрова» (Москва, 2011) — на научно-практических конференциях Алтайского ГАУ (г. Барнаул, 19 962 012 гг.). По теме диссертации опубликовано 75 работ, в том числе 11 работ, в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству, списка литературы. Изложена на 430 страницах компьютерного текста, содержит 49 таблиц и иллюстрирована 80 рисунками.
Список литературы
включает 414 источников, в том числе 26 на иностранных языках. Диссертация обобщает многолетний опыт работы автора.
