Актуальность работы. В нефтегазоносном районе Западной Сибири проживает 4,2 млн. человек, в том числе три четверти — в Тюменской области. В связи с ростом населения необходимо резко увеличить производство молока, мяса, картофеля и овощей. Возможности расширения посевных площадей за счет земель, не требующих мелиорации, крайне ограничены, особенно в зоне достаточного увлажнения, где болота и заболоченные почвы занимают свыше 50% территории (Л.Н.Каретин, 132). В Западной Сибири насчитывается свыше 300 тыс. га осушаемых торфяных почв, в том числе около 1/3 в Тюменской области. Анализ использования осушаемых земель показывает, что выращивание большинства культур без учета особенностей торфяных почв не дает должного эффекта. Так, по материалам ЦСУ фактическая урожайность на осушаемых землях в среднем за последние 10 лет составила: силосных — 21 т, зеленой массы однолетних и многолетних трав — 7,2−9,5 т, сена -1,2−1,4.
Слабая теоретическая проработка и отсутствие научно обоснованных рекомендаций по осушению и освоению торфяных почв явились причиной того, что в проекты закладывались данные, полученные в других регионах страны. В результате на мелиорируемых землях не обеспечивается получение проектной урожайности. Попытка заимствования привела к тому, что отдельные массивы осушаемых земель пришли в полную негодность и на довольно большой площади требуется проведение ряда мероприятий для того, чтобы они могли удовлетворять требованиям сельскохозяйственных культур.
Неудачи в мелиорации и сельскохозяйственном использовании являются результатом недостаточного знания сущности процессов, протекающих в зоне аэрации, особенностей изменения водно-солевого, температурного, питательного и других режимов почвы. В настоящее же время инженерный расчет строится на материалах изысканий по свойствам почв в домелиоративный период. Поэтому переход проектирования на новый качественный уровень подразумевает повышение требований к мелиоративному прогнозу.
Приемы и способы комплексной оптимизации плодородия торфяных почв, позволяющие получать стабильные урожаи в условиях резко континентального климата подтаежной и лесостепной подзон Западной Сибири без нарушения природной экологической ситуации изучены недостаточно. Многолетние исследования в этом направлении нами проводились на мелиорированных землях Тюменской области.
Цель и задачи исследований. Целью работы является научное обоснование агромелиоративных приемов комплексного регулирования плодородия торфяных почв, обеспечивающих получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих основных задач:
— изучить состав и свойства торфяных целинных и освоенных почв и их изменения при сельскохозяйственном использовании;
— определить оптимальные параметры режима осушения и влажности торфяной почвы, обеспечивающие высокое эффективное плодородие;
— провести исследование температурного режима торфяной почвы и разработать агромелиоративные приемы его улучшения;
— разработать и усовершенствовать приемы повышения плодородия осушаемых торфяных почв, основанные на процессах изменения состава твердой фазы торфа с целью оптимизации их свойств, повышения и стабилизации эффективного плодородия;
— дать оценку обеспеченности сельскохозяйственных культур почвенными запасами основных элементов питания и изучить закономерности действия агромелиоративных приемов на их динамику в почве, влияние на урожайность и использование растениями;
— разработать систему приемов рационального освоения и сельскохозяйственного использования торфяных почв.
В основу диссертации положены материалы научных исследований (19 731 994 гг.) по государственным темам 0.52.177 а/3 проблемы 0.52.175 раздел «Разработать рациональные приемы первичного освоения осушаемых торфяников» и 02.03 Н2 проблемы 0.52.01 «Разработать принципы и обосновать методы комплексного регулирования водно-воздушного, теплового и пищевого режимов торфяно-болотных почв для условий Западной Сибири», а также по хоздоговорным темам «Разработка и внедрение рациональных приемов ускоренного окультуривания торфяных почв» и «Мониторинг земель сельскохозяйственной зоны Тюменской области» .
В проведении экспериментальных работ принимали участие канд. с.-х. наук А. Н. Сильнягин, канд. техн. наук В. М. Калинин, с. н. с. Л. А. Пашинская и м.н.с. А. А. Леонов. Материалы этих исследований вошли в совместные публикации, на которые в тексте делаются ссылки. Автор выражает благодарность соавторам работ и сотрудникам, выполнявшим аналитическую часть работы.
Научная новизна. Впервые в условиях подтаежной и лесостепной подзон Западной Сибири (на примере Тюменской области) комплексно рассмотрены режимы торфяных почв в естественном и мелиорируемом состоянииустановлены параметры оптимального водного, температурного и питательного режимов почв. Предложен и экспериментально доказан способ регулирования водного режима длительно сезонно-мерзлотных торфяных почв (а.с. № 1 184 451).
На основе проведенных исследований доказана высокая эффективность тепловых мелиорации длительно сезонно-мерзлотных торфяных почвпредложены формулы для определения величины максимального промерзания и сроков полного оттаивания торфяных почв.
Установлены особенности изменения состава, свойств и режимов торфяных почв при их обогащении минеральными добавками, конкретизированы требования к составу минеральных компонентов.
Изучены состав и сезонная динамика соединений основных питательных элементов целинных и мелиорируемых торфяных почв, закономерность действия минеральных удобрений на продуктивность кормовых, пропашных и зерновых кулыур. Получены новые экспериментальные данные по изменению свойств торфяных почв под воздействием мелиорации и сельскохозяйственного использования.
Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносится научное обоснование разработки и совершенствования агромелиоративных приемов комплексного регулирования плодородия осушаемых торфяных почв, обеспечивающих получение устойчивых урожаев:
— принцип оптимизации режимов почвы на основе почвенно-генетического подхода с учетом экологических и экономических требований;
— закономерности изменения состава и свойств почв под влиянием антропогенных воздействий (осушение, освоение, минеральные добавки, удобрения, парование и др.);
— оценка длительного воздействия осушения и сельскохозяйственного использования на плодородие торфяных почв и продуктивность сельскохозяйственных культур;
— система приемов эффективного использования торфяных почв.
Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Разработанные агромелиоративные приемы позволяют повысить эффективное плодородие осушаемых торфяных почв, увеличить производство сельскохозяйственной продукции и придать мелиоративному земледелию более высокую устойчивость и эффективность.
Результаты исследований использованы для составления Всероссийских ведомственных нормативов, разработки системы земледелия и системы мелиорации земель Тюменской области, а также региональных рекомендаций по окультуриванию и сельскохозяйственному использованию торфяных почв.
Материалы работы использованы институтом Тюменьгипроводхоз при составлении проектов комплексной мелиорации торфяных почв на площади 20 600 гавнедрены в коллективном акционерном хозяйстве «Дубровное» на площади 1618 га, ТОО совхоз «Луговской» на площади 1200 га, в совхозе «Амонадский» на площади 2500 га. Освоение рекомендаций в производстве обеспечивает получение до 8 т/га сена травосмеси многолетних злаковых трав, 5,5−6,5 т/га сухого вещества горохо-овсяной смеси и озимой ржи, 20−25 т/га картофеля.
Апробация работы. Материалы по теме диссертации докладывались на всесоюзных конференциях «Прогноз изменения криогенных почв под влиянием хозяйственного освоения территорий» (Пущино, 1980 г.), «Повышение надежности и эффективности действия осушительных систем в экстремальных природных и погодных условиях» (Хоби, 1984 г.), «Научное обеспечение повышения эффективности использования мелиорированных земель» (Москва, 1987 г.) — республиканских научно-технических конференциях «Повышение эффективности использования мелиорированных земель в Сибири» (Красноярск, 1976 г.), «Научные основы мелиорации земель при создании территориально-производственных комплексов Сибири» (Красноярск, 1980 г.), «Проблемы развития комплексной мелиорации в Сибири» (Новосибирск, 1995 г.) — республиканских совещаниях по использованию осушаемых земель (Калинин, 1987;1990 гг.) — зональных конференциях молодых ученых и специалистов сельского хозяйства (Тюмень, 1974 и 1978 гг.) — областной научно-практической конференции «Развитие Тюменского агропромышленного комплекса в 13-й пятилетке и на период до 2005 года» (Тюмень, 1990 г.) — на ежегодных ученых советах Западно-Сибирского филиала ВНИИГиМ (1973;1991 г.) и ЗападноСибирского НИИ мелиорации и рационального природопользования (1992;1994 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 72 печатные работы в сборниках научных трудов, центральных научных и научно-производственных журналах, а также в материалах конференций и совещаний. По результатам исследований опубликована монография.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 350 машинописных страницах и содержит: введение, семь глав текста с 103 таблицами и 48 рисунками, общие выводы и предложения производству, список использованной литературы из 357 наименований, включая 7 работ зарубежных авторов и приложение в составе 182 таблиц.
