Повышение плодородия почв выработанных торфяников Мещерской низменности удобрениями длительного действия

Актуальность. В комплексе мероприятий по повышению эффективности функционирования АПК России особое место уделяется проблеме повышения плодородия почв. В решениях Всемирной конференции ООН по окружающей среде (1992 г., Рио-де-Жанейро) отмечено, что рациональное использование почв должно стать центральным звеном государственной политики, поскольку состояние почв определяет судьбу человечества и оказывает решающее воздействие на окружающую среду.

В настоящее время по данным агрохимической службы в России 45% пашни характеризуется низким содержанием гумуса, 23% - дефицитом фосфора и 9% - калия. По прогнозам экспертов, вынос элементов питания из почвы может в несколько раз превысить их поступление с удобрениями. Поэтому в принятой правительством ФЦП «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2007;2010 годы» и Госпрограмме «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008;2012 годы» среди основных целей определена задача сохранения и воспроизводства природно-ресурсного потенциала и повышения плодородия почв. Составляющие повышения плодородия почв представляют собой совокупность самых разнообразных факторов, влияющих на потенциальную отдачу сельскохозяйственных угодий в виде урожая. Среди множества почвенных разностей особое место занимают торфяные почвы и почвы выработанных торфяников, выполняющие особую ландшафтно-гидрологическую и геохимическую функцию земли. В процессе длительного использования часть из них утратили свои природные свойства за счет интенсивной минерализации органического вещества и потеряли экологическую устойчивость. Предотвратить процесс деградации и повысить плодородие таких почв актуальная и своевременная задача.

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований является разработка комплекса мелиоративных и агротехнических мероприятий, направленных на устойчивое повышение плодородия почв выработанных торфяников при использовании органических удобрений длительного действия. Для реализации цели были решены следующие задачи:

— выполнен анализ факторов, влияющих на сохранение и восстановление плодородия почв;

— изучен состав органических удобрений длительного действия;

— оценено влияние органических удобрений длительного действия на урожайность сельскохозяйственных культур и содержание гумуса в почве выработанного торфяника;

— разработаны рекомендации по восстановлению и поддержанию плодородия-длительно используемых почв выработанных торфяников;

— выполнен прогноз запасов гумуса в почве при проведении комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий.

Методика проведения исследований. Натурные исследования проводились на деляночном опыте по методике Доспехова Б. А. на землях ОПХ «Полко-во» (Рязанская область, Рязанский район). Агрометеорологические наблюдения осуществлялись при помощи автоматической метеостанции METEOSCAN PRO 923.

Отбор почвенных проб проводился в соответствии с ГОСТом 28 168−89. Для определения водно-физических свойств почв использовались стандартные методики. Содержание органического углерода оценивалось по методу Тюрина, определение рН проводилось в соответствии с ГОСТом 26 483−85, содержание подвижных форм фосфора и калия — по ГОСТу 26 207−91, содержание общего азота — по Кьельдалю, аммонийного азота — по ГОСТу 26 489−85, величина гидролитической кислотности — по ГОСТу 26 212−91.

Урожай учитывался в соответствии с методикой Доспехова Б. А. (1973), учет распределения массы корневых систем в почвенной толще осуществлялся количественно-весовым методом. Исследования качества многолетних трав выполнялось по требованиям и нормативам качества для сена по следующим показателям:

— химический состав (содержание сырого протеина, сырой клетчатки, сы-(рой золы) и питательность кормов (содержание кормовых единиц, обменной энергии, перевариемого протеина, кальция, фосфора и каротина) в соответствии с ГОСТами 13 496.4−93, 13 496.2−91, 26 226−95, 26 570−95, 26 657−97, 13 496.17−95, 13 496.3−92;

— содержание тяжелых металлов (свинца, кадмия, меди и цинка) в соответствии с ГОСТом 30 692−2000.

Научная новизна работы состоит в том, что:

— теоретически обоснован и разработан комплекс агротехнических и мелиоративных мероприятий, обеспечивающий сохранение и повышение плодородия почв выработанных торфяников;

— установлено влияние органических удобрений длительного действия на урожайность многолетних трав и содержание гумуса в почве;

— выявлены закономерности изменения биометрических показателей многолетних трав и качества кормов при использовании вермикомпоста и удобрительно-мелиорирующей смеси;

— дана оценка влияния орошения на урожайность многолетних трав;

— разработаны рекомендации по восстановлению и поддержанию почвенного плодородия длительного используемых почв выработанных торфяников.

На защиту выносятся:

— теоретическое обоснование комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий, обеспечивающего сохранение и повышение плодородия почв выработанных торфяников;

— результаты исследований по выявлению влияния удобрений длительного действия и орошения на урожайность многолетних трав, содержание гумуса в почве и качество кормов;

— закономерности биометрических показателей многолетних трав при использовании вермикомпоста и удобрительно-мелиорирующей смеси;

— рекомендации по восстановлению и поддержанию почвенного плодородия длительного использования почв выработанных торфяников.

Достоверность полученных результатов подтверждена большим объемом информации, полученной в результате многолетних полевых экспериментов, статистической обработкой полученных данных, использованием современных методов исследований и применением утвержденных методик для определения необходимых показателей в аттестованных лабораториях.

Личное участие автораТеоретические и экспериментальные исследования, представленные в работе, выполнены автором как самостоятельно, так и в соавторстве. При этом лично автору принадлежит постановка эксперимента, подготовка и проведение полевых исследований, обработка полученных данных, реализация технологических решений в ОПХ «Полково».

Практическая значимость работы. Рекомендации по восстановлению и поддержанию почвенного плодородия могут быть использованы сельскохозяйственными предприятиями для предотвращения деградационных процессов, повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Юбилейной международной научно-практической конференции (Кос-тяковские чтения, «Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования», Москва, 2007 г.) — на Международной конференции «Вермикомпостирование и вермикультирование как основа Экологического земледелия в XXI веке», Минск, 2007 г.- на секциях Ученого Совета ВНИИГиМ, (Москва, 2005, 2006, 2007 г. г.).

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в четырех научных работах, в том числе одна в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, изложена на 131 стр. машинописного текста, иллюстрирована 26 рисунками, содержит 37 таблиц, список литературы включает 108 наименований, в том числе 6 иностранных изданий.

Выводы.

1. Выполненный анализ литературных источников показал, что в России на современном этапе развития остро стоит проблема повышения продукционного потенциала земель сельскохозяйственного назначения. Одним из важных факторов в решении этой проблемы является повышение плодородия почв путем восстановления в них запаса гумуса. В Нечерноземной зоне к таким почвам, утратившим свое плодородие, относятся длительно используемые почвы выработанных торфяников, обладающие большим потенциалом, позволяющим получать до 8 тыс.к.ед./га.

2. Для повышения плодородия почв выработанных торфяников автором предложена концептуальная модель системы целенаправленных агротехнических, биологических и мелиоративных мероприятий, обеспечивающих постоянное поступление в почву органического вещества, создание благоприятных гидротермических условий для процесса его гумификации, повышение биологической активности почвы путем внесения микробных препаратов, экологизацию механической*обработки почв.

3. Для реализации поставленной цели на основе обзора и анализа работ были выбраны органические (вермикомпост) и органоминеральные удобрения длительного действия (удобрительно-мелиорирующая смесь), обеспечивающие повышение гумусового запаса и запаса питательных веществ в почве, улучшение микроагрегатного состава и водно-физических свойств почв.

4. Многолетними полевыми исследованиями в Рязанской Мещере на землях ОПХ «Полково» установлено, что аккордное внесение в почву органических и органоминеральных удобрений создает условия для повышения продукционного потенциала. Урожайность многолетних трав при использовании вермикомпоста «Биогумус» в среднем за три года была на 41,3% выше, чем на контроле и составила 5,7 тыс.к.е./га. При применении УМС урожайность достигла 6,2 тыс.к.е./га, что более чем в 1,9 раза выше чем на контроле. Удобрительно-мелиорирующая смесь и вермикомпост «Биогумус» в течении 3-х лет обеспечивают стабильную продуктивность, разница между урожайностями не превышает 7% (за исключением первого года).

5. Полученные величина урожайности и характеристики качества кормов показывают высокую продуктивность злаковой травосмеси и тем самым эффективность применяемых удобрений. Выход кормовых единиц и обменной энергии с гектара по 2007 году составил соответственно: для УМС — 6,23 т/га и 80,9 ГДж/гадля вермикомпоста — 5,53 т/га и 85,1 ГДж/гана контроле -3,55 т/га и 47,1 ГДж/га.

6. Для формирования благоприятного водного режима, обеспечивающего создание в корнеобитаемом слое влажности 0,8−1,0 НВ для рассматриваемого региона рекомендуется на фоне осушения проведение увлажнительных поливов дождеванием в критические климатические периоды нормой 10−15 мм.

7. Внесение УМС и вермикомпоста «Биогумус» в количестве 10 т/га сухого вещества обеспечило в течение трех лет увеличение содержания гумуса в почве в первый год до 7,5% по сравнению с контролем. На второй год последействия разница между вермикомпостом и УМС была не существенна (7,9 и 7,8% соответственно). На третий год наблюдений наибольшее содержание гумуса обнаружено в варианте с УМС — 12%.

8. Рассчитана экономическая эффективность применения как удобри-тельно-мелиорирующей смеси, так и вермикомпоста «Биогумус». Дисконтированный прирост чистого дохода положителен на обоих вариантах. Однако, на варианте с применением УМС этот показатель выше более, чем в пять раз: 11 729,3 против 2168,21 руб./га. Срок окупаемости в варианте с УМС ниже, чем в варианте с биогумусом (2,1 и 2,8< года соответственно), что позволяет считать внесение УМС более эффективным мероприятием.

Рекомендации производству.

Для предупреждения и ликвидации деградации почвы выработанных торфяников и повышения ее экологической устойчивости рекомендуется в течение 8−10 лет выращивать многолетние травы на фоне внесения органических удобрений длительного действия. Для почв легкого гранулометрического состава песчаных, супесчаных или легкосуглинистых рекомендуется использовать удобрительно-мелиорирующие смеси на основе сапропелей. Для почв более тяжелого гранулометрического состава (суглинистых и глинистых) рекомендуется в качестве органического удобрения целесообразно использовать вермикомпост. Объем внесения не менее 10 т/га сухого вещества (при влажности не более 10%) один раз в 3 года. Одновременно для создания сбалансированного пищевого режима требуется внесение минеральных удобрений в зависимости от фонового содержания элементов питания и рассчитанного на получение растениеводческой продукции до 7−8 т/га кормовых единиц.

G целью создания благоприятного водно-воздушного режима необходимо в вегетационный период осуществлять дополнительное увлажнение методом дождевания корнеобитаемого слоя для поддержания влажности в пределах 0,8−1,0 НВ. Поливнаяшо^ма не должна превышать 15−20 мм. В качестве дождевальной техники рекомендуется использовать комплекты ирригационные КИ-5 или КИ-10, либо шланго-барабанные установки, обеспечивающие аналогичные параметры дождя.

Для устойчивого увеличения запасов гумуса в почве, повышения ее буферных свойств и устойчивости почвенного покрова к деградации рекомендуется повышать биологическую активность почв путем применения микробных препаратов. После возделывания многолетних трав возможно применять рекомендованный для данной зоны севооборот. При этом необходимо периодически осуществлять агрохимический, контроль за состоянием почв и растениеводческой продукции.