Актуальность проблемы. Дерново-подзолистые почвы занимают более 17 млн. гектар пахотных земель РФ., характеризующиеся низким естественным плодородием., недостаточным содержанием усвояемых соединений питательных веществ, повышенной кислотностью и слабой гумусированностью, неблагоприятными физико-химическими ии биологическими свойствами, обусловливает высокую потребность в минеральных, органических удобрениях и известковании в качестве ведущих факторов окультуривания этих почв.
Для улучшения плодородия этих почв необходимо комплексное применение агрохимических средств .(Доспехов с соавт., 1975; Прокошев, 1987; Минеев, 2000; Курганова, 2002; Шатилов с соавт., 2004;Никитишен, 2003 Егоров, 2006 и др.).
Несбалансированное применение минеральных удобрений (NK)6e3 известкования на этих почвах может привести к снижению урожая сельскохозяйственных культур и ухудшению свойств почвы (Авдонин, 1964. Арене, 1956, Лебедева, 1980, Минеев, Гомонова, 2009 и др) не только пахотного горизонта, но и к деградации метрового слоя.
Вместе с тем, известно, что вовлечение удобрений и мелиорантов в круговорот веществ агроэкосистем позволяет достигать высоких положиN тельных результатов только в тех случаях, когда посредством их применения обеспечивается сбалансированный уровень корневого питания растений и создаются благоприятные условия для продуктивного использования поступающих в почву питательных веществ в процессе формирования урожая.
Для получения полной объективной информации отражающей изменение почвенных процессов. протекающих в природных условиях агроэкосистем в системе почва-удобрение-растение, являются стационарные полевые опыты. Такие исследования проводятся в стационарном полевом опыте кафедры агрохимии МГУ, заложенном в 1950 году, в котором изучаются длительное взаимодействие минеральных, органических удобрений и известкования в процессе окультуривания дерново-подзолистой почвы и роль этих агрохимических средств в осуществлении экологических функций в агроэкосистемах. Полученные результаты и положены в основу данной работы.
Цель исследований изучить закономерности взаимодействия минеральных, органических удобрений и известкования как эффективной научно-обоснованной эколого-агрохимической системы окультуривания дерново-подзолистой почвы и повышения продуктивности севооборота.
Задачи исследований.
1)Изучить влияние длительного применения удобрений, известкования на динамику изменения агрохимических и физических свойств почвы по ее профилю.
2) Показать влияние агрохимических средств на количественные и качественные показатели гумусного состояния почвы.
3) Выявить закономерности трансформации азота, фосфора и калия в условиях длительного комплексного применения агрохимических средств.
4) Исследовать подвижность в почве и доступность растениям мезои микроэлементов в зависимости от кислотности и гумусированности почвы.
5) Оценить влияние удобрений и известкования на биологические свойства почвы и структуру почвенных микробных сообществ.
6) Установить закономерности прямого действия и последействия удобрений и известкования на продуктивность культур севооборота и качество растительной продукции.
7) Выявить накопление в почв тяжелых металлов, поступающих в агро-экосистемы с удобрениями и известьюи особенности трансформации в ней тяжелых металлов, поступающих в агроэкосистемы с удобрениями и известью, и оценить уровень поступления их в растения. .
Научная новизна. 1) Впервые в 50-летнем полевом опыте, разработан новый методологический подход для оценки функций удобрений на дерново-подзолистой почве в агроценозе, что позволило установить, влияние комплекса агрохимических средств на преобразование низко-плодородных дерново-подзолитстых почв в высоко-окультуренные и показать, что систематическое применение минеральных, органических удобрений и известкования в агроценозе оптимизирует изменения физико-химических, агрохимических и биологических свойств почвы, а также биохимический состав продукции растениеводства.
2) Впервые применен комплексный подход к изучению не только прямого и длмительного, но и последействия систем удобрений при оптимизации эколого-агрохимических функции в метровом профиле и их влияние на формирование высоко-плодородных агродерново-подзолистых почв.(Классификация почв, 2004).
3)Определена степень снижения продуктивности агроэкосистем при применении №С удобрений без известкования на кислых дерново-подзолистых почвах.
4) Впервые установлена роль систематического известкования при длительном действии и последействии органо-минеральных удобрений .
5) Впервые определены допустимые значения (ПДЗ) свойств почвы дерново-подзолистого типа при достижении которых возможны необратимые процессы деградации метрового профиля почвы.
Защищаемые положения:
1) Формирование высокопродуктивных агроценозов возможно только на плодородных, богатых гумусом дерново-подзолистым почвах с благо приятными агрохимическими и биологическими свойствами.
2) Преобразование слабоокультуренных дерново-подзолистых почв с низким уровнем естественного плодородия (со слабой гумусированностью, повышенной кислотностью, малой буферностью и недостаточным содержанием усвояемых соединений питательных веществ) возможно путем комплексного использования минеральных, органических удобрений в сочетании с периодическим известкованием.
3) Наиболее успешное решение проблемы окультуривания дерново-подзолистых почв возможно на эснове результатов исследований в многолетних стационарных полевых опытах в системе почва-растения-удобренеия.
4) При комплексном применении минеральных, органических удобрений и известкования происходит: улучшение агрохимических, физических, физико-химических и биологическихсвойств по слоям почвы до глубины 100 см. до оптимальных значений снижается кислотность, улучшается гу-мусное состояние и повышется емкость катионного обмена. В почве снижается подвижность тяжелых металлов и уменьшается их поступление в растения.
Практическая значимость и реализация результатов Результаты исследований, полученные в многолетнем стационарном полевом опыте, являются основополагающими длг разработки системы сбалансированного применения минеральных, органических удобрений и известкования, обеспечивающей эффективное окультуривание малоплодородных дерново-подзолистых почв и устойчивое функционирование высокопродуктивных аг-роэкосистем в условиях нечерноземной зоны Европейской части Российской федерации. За период исследований в длительном стационарном опыте продуктивность культур полевого севооборота повысилась с 7 до 71 ц к.е./га, улучшилось качество продукцииоптимизированы показатели: агрохимических, физических, биологических свойств почвы. При длительном применении органоминеральной системы удобрений и периодическом известковании тип гумуса с гуматно-фульватного стал фульватно-гуматным,. происходит обогащение метрово: о слоя почвы фосфором, калием и кальцием.
Несбалансированное применение минеральных удобрений с нарушением соотношения в них питательных элементов на кислых дерново-подзолистых почвах приводит к снижению урожая сельскохозяйственных культур, ухудшению свойств почвы не только пахотного слоя, но и метрового профиля почвы, и ухудшению продукции растениеводства.
На основании экспериментальных данных, полученных в длительном стационарном опыте установлены предельно допустимые значения агрохимических свойств почвыпороговая черта плодородия дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы.
Апробация работы Результаты исследований по теме диссертации доложены автором на Всесоюзном совещании «Пути повышения продуктивности земледелия и почвенного плодородия и задачи «географической сети опытов с удобрениями в XI пятилетке» (Белгород, 1980), научной конференции «Докучаевское почвоведение 100 лет на службе сельского хозяйства» (Ленинград, 1983), республиканской конференции «Микробиологические процессы в почве и продуктивность сельскохозяйственных культур» (Вильнюс, 1986), XI Украинском съезде почвоведов (Харьков, 1986), 3-ей Всесоюзной конференции «Микроорганизмы в сельском хозяйстве» (Москва, 1986), Всесоюзном совещании «Устойчивость и изменчивость Геосети как научная основа нормирования антропогенных нагрузок» (Москва, 1988), Всесоюзном совещании «Агрофитоценозы и экологические пути повышения стабильности и продуктивности» (Ижевск, 1988), Всесоюзной конференции «Почвенно-агрохимические проблемы формирования высокопродуктивных агроцено-зов» (Пущино, 1988), 8-ом Всесоюзном съезде почвоведов (Новосибирск, 1989), Всесоюзной конференции «Нормирование антропогенных нагрузок».
Москва, 1989), Всесоюзной конференции по биологической роли микроэлементов и их применении в сельском хозяйстве и медицине" (Самарканд, 1990), Всесоюзной школе-конференции «Проблемы устойчивости биологических систем» (Севастополь, 1991), республиканской научно-техническая конференции (Волгоград, 1990), Всесоюзной конференции «Микроорганизмы в сельском хозяйстве» (Пущгно, 1992), Всесоюзной конференции «Экологические аспекты использования и охраны почвенных ресурсов республики» (Кишинев, 1990), конференции «История взаимодействия общества и природы. Факты и концепции» (Москва, 1990), 2-м съезде общества почвоведов (Санкт-Петербург, 1996), международном симпозиуме «Тяжелые металлы в окружающей среде» (Пущино, 1996), межгосударственной научной конференции «Современные проблемы охраны земель» (Киев, 1997), 3-ем съезде Докучаевского общества почвоведов (Суздаль, 2000), Всероссийской кон, ференции «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям» (Москва, 2002), Международном экологическом форуме «Сохраним планету Земля» (Санкт-Петербург, 2004), 4-ом съезде общества почвоведов (Новосибирск, 2004), Международной практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2004), Международной конференции «Экология и биология почв» (Ростов-на-Дону, Z005), Международной конференции «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов» (Пенза, 2005), научной конференции «Ломоносовские чтения» (Москва, 2007), Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв» (Москва, 2007).
Публикации.
Результаты исследований опубликовано в 95 научных публикациях, в том числе 43 публикуации из Перечня ВАК.
Структура и объем диссертации
.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы по изучаемой.
