Агроэкологическая оценка и воспроизводство плодородия черноземов

На правах рукописи

Сергеев Владислав Сергеевич

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Специальность 03.02.13 – почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Уфа – 2010

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор

Хабиров Ильгиз Кавиевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Багаутдинов Фатих Ягудович

доктор биологических наук, профессор

Русанов Александр Михайлович

доктор биологических наук

Чурагулова Зиля Султановна

Ведущая организация:

ИИИИИИИИНИРИГР

Институт степи УрО РАН (г.Оренбург)

Защита состоится 22 декабря 2010 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 220.003.01 при ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Адрес: 450001, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, 34, ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан 19 ноября 2010 г. и размещен в сети Интернет на сайте ВАК www.vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Гайфуллин Р.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В почвенном покрове Башкортостана черноземы имеют наибольшее распространение. На территории республики встречаются все основные подтипы черноземов: лесостепные (оподзоленные, выщелоченные и типичные) и степные (обыкновенные и южные). Среди пахотных земель преобладающими являются черноземы выщелоченные, которые занимают 28% от общей площади пашни.

В последние годы вследствие интенсивного земледельческого использования черноземов республики произошло заметное снижение уровня их эффективного плодородия. Сельскохозяйственное использование этих почв за последние двадцать лет привело к потере четверти гумусовых запасов и до 5 т/га запасов азота в пахотном горизонте. Произошло также и ухудшение экологической обстановки в агроэкосистемах (Хабиров, 1993; Почвы Башкортостана, 1997; Кираев, 2003; Мукатанов и др., 2008).

По мнению ряда ученых (Кирюшин, 1996; Миркин и др., 2000; Добровольский и др., 2002; Хазиев, 2008), это вызвано, прежде всего, нарушением равновесия в системе «почва – растение – человек». Несоблюдение научно-обоснованного плодосмена, ежегодная интенсивная обработка почвы, недостаточное внесение удобрений, особенно органических, а также усиление эрозионных процессов привели к уменьшению содержания гумуса и элементов минерального питания, увеличению кислотности, ослаблению биологической активности черноземов и понижению продуктивности пашни.

Природно-территориальный комплекс республики с большим разнообразием климатических условий и рельефа требует дифференцированного подхода к воспроизводству почвенного плодородия. Поэтому разработка стратегии и тактики воспроизводства почвенного плодородия с учетом комплексной агроэкологической оценки почв является важнейшей задачей повышения устойчивости сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности.

Цель и задачи исследования. Целью исследований является агроэкологическая оценка состояния и разработка путей воспроизводства плодородия черноземов для усовершенствования систем земледелия лесостепной зоны республики.

Для реализации указанной цели исследований были поставлены следующие задачи:

– провести анализ агроресурсного потенциала агропромышленного комплекса Республики Башкортостан;

– оценить устойчивость черноземных почв по гумусному и азотному состоянию;

– дать агроэкологическую оценку плодородия пашни лесостепных черноземов Башкортостана;

– разработать оптимальные направления совершенствования структуры сельскохозяйственных угодий;

– выявить особенности влияния элементов системы земледелия на показатели плодородия черноземов лесостепи;

– дать экономическую оценку эффективности элементов систем земледелия.

Научная новизна. Предложен агроэкологический подход к управлению плодородием почв. Дана агроэкологическая оценка лесостепных черноземов республики. Обоснованы пути оптимизации сельскохозяйственных угодий и структуры агроландшафтов. Установлена эффективность проведения в республике работ по залужению и выводу из оборота деградированной и низкопродуктивной пашни. Установлены качественные и количественные параметры изменения лесостепных черноземов под действием систем обработки почвы и удобрений в различных севооборотах. Обоснована роль отдельных элементов системы земледелия в воспроизводстве плодородия лесостепных черноземов.

Практическая значимость. Предложенные экологически обоснованные параметры функционирования агроценозов служат основой для разработки регионального землепользования в условиях лесостепной зоны республики. Материалы работы включены в следующие практические рекомендации: «Совершенствование полевых севооборотов в лесостепных и степных агроландшафтах Башкортостана, 2007» и «Системы обработки почвы в севооборотах степных и лесостепных агроландшафтов Башкортостана, 2009», а также использованы при разработке «Республиканской программы сохранения и повышения плодородия почв на 2001-2005 годы», программы «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния Республики Башкортостан на 2006-2010 годы», «Программы устойчивого функционирования и развития агропромышленного комплекса Республики Башкортостан до 2010 года», «Республиканской программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы».

Научные разработки внедрены в СПК «Дружба» Аургазинского района и в СПК «Базы» Чекмагушевского района, а также используются в других хозяйствах республики для повышения плодородия почв.

Теоретические положения и практические результаты исследований используются при чтении лекций на агрономическом факультете Башкирского ГАУ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Эффективное управление плодородием почв возможно только в рамках экологически ориентированного подхода к землепользованию при оптимизации соотношения всех компонентов агроэкосистемы.

2. Устойчивость почв по гумусному и азотному состоянию связана с изменениями количественных и качественных характеристик гумуса и азота, показателей состава гумусовых веществ и азоторганических соединений, характера их изменений под влиянием технологических решений в земледелии.

3. Теоретическое и практическое обоснование воспроизводства и регулирования показателей плодородия черноземов является концептуальным подходом для решения проблем взаимосвязей в системе почва – растение – окружающая среда.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международных, Всероссийских, межрегиональных и республиканских научно-практических конференциях (1996-2010), в том числе на Международных конференциях «Проблемы антропогенного почвообразования» (Москва, 1997), «Агрохимия и экология: история и современность» (Нижний Новгород, 2008), «Гумусное состояние почв» (Санкт-Петербург, 2008), «Агроэкологическая роль плодородия почв и современные агротехнологии» (Уфа, 2008), на V съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008), на Всероссийских научных конференциях «Почва. Жизнь. Благосостояние» (Пенза, 2000), «Проблемы и перспективы обеспечения продовольственной безопасности регионов России» (Уфа, 2003), «Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса» (Уфа, 2005), «Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта развития АПК» (Уфа, 2006), «Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном комплексе» (Уфа, 2007), «Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути их решения» (Уфа, 2008), «Роль почвы в сохранении устойчивости агроландшафтов» (Уфа, 2008), «Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК» (Уфа, 2009), «Проблемы экологии Южного Урала» (Оренбург, 2009), «Научное обеспечение инновационного развития АПК» (Уфа, 2010), на межрегиональных и республиканских научно-практических конференциях «Проблемы антропогенной эволюции почв Башкортостана» (Уфа, 1996), «Качество продукции растениеводства и приемы его повышения» (Уфа, 1997), «Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье» (Уфа, 1997), «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 1997), «Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье», (Уфа, 1998), «Создание высокопродуктивных агроэкосистем на основе новой парадигмы природопользования» (Уфа, 2001), «Достижения аграрной науки – производству» (Уфа, 2004), «Почвы Южного Урала и Среднего Поволжья: экология и плодородия» (Уфа, 2006).

Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 38 печатных работах, в том числе 9 в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа написана на 309 страницах машинописного текста, состоит из 6 глав, выводов и предложений производству, включает 66 таблиц, 27 рисунков и 21 таблицу в приложении. Список литературы включает 430 источников, в том числе 43 – иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТРУКТУРОЙ АГРОЭКОСИСТЕМ КАК ФАКТОР

ВОСПРОИЗВОДСТВА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ

Воспроизводство плодородия почв предусматривает необходимость системного подхода к решению этой проблемы. Согласно агроэкологической концепции воспроизводства плодородия (Хазиев, 2008), во-первых, невозможно решать его изолированно для какой-то части агроландшафта, одного севооборота. Стабильное и устойчивое плодородие может быть достигнуто, если его воспроизводство осуществляется в масштабе всего агроландшафта. Во-вторых, система воспроизводства плодородия почв должна базироваться на соблюдении принципов агроэкологического императива в земледелии. В-третьих, агротехнологии регулирования почвенного плодородия эффективно и стабильно могут проявлять свое положительное действие в полной мере лишь на оптимизированных по структуре и свойствам агроландшафтах и агроэкосистемах. При этом должны соблюдаться плотность поголовья скота на уровне, адекватном трофическим возможностям кормовых угодий с целью недопущения пастбищной дигрессии почв, а также оптимальная структура посевных площадей и севооборотов и оптимальные параметры почвенного плодородия. В-четвертых, эффективное регулирование почвенного плодородия достигается при комплексной агротехнологии, включающей систему органоминеральных удобрений и разноглубинную обработку почв в зонально-адаптированных севооборотах.

Таким образом, рассмотрение вопросов воспроизводства и управления плодородием почв невозможно в отрыве от управления всей агроэкосистемы – ее структурой и функцией и управления агроценозами как компонентами агроэкосистемы.

2. АНАЛИЗ АГРОРЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА АПК

РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Главными показателями, ограничивающими функционирование агроэкосистемы, являются ресурсные: климат, рельеф и особенности почв. По этим агроэкологическим показателям Республику Башкортостан делят на шесть природно-сельскохозяйственных зон: Северную лесостепную, Северо-восточную лесостепную, Южную лесостепную, Предуральскую степную, Зауральскую степную и Горно-лесную.

Среднегодовое количество осадков по республике колеблется от 294 (Акъяр) до 640 мм (Улу-Теляк). Сумма активных температур (сумма t >10°C) колеблется от 1500 до 2300° и выше, гидротермический коэффициент – от 0,6 до 1,8, т.е. охватывает все градации от засушливости до переувлажнения. Необходимо отметить, что по территории колебания климата неодинаковы. Наибольшей засушливостью отличается юг Зауралья, переувлажненностью – северная часть Южного Урала. Некоторые климатические характеристики по природно-сельскохозяйственным зонам и агропочвенным районам республики приводятся в таблице 1.

В природе существует закономерная связь типов почвы с климатическими условиями, которую отметил В.В. Докучаев (1952) метким выражением: «Почва – зеркало климата». Этого же положения придерживаются авторы двухтомной монографии «Почвы Башкортостана» (1995, 1997): «…Каждая зона республики характеризуется свойственными только ей особенностями условий почвообразования и формированием характерных почв и структуры почвенного покрова». В то же время они указывают, что разделение территории республики на природно-сельскохозяйственные зоны является несколько условным и поэтому в Северную лесостепную зону вклиниваются южно-таежные ландшафты с дерново-подзолистыми почвами, а в юго-западной части Предуральской степи выделяются Белебеевская возвышенность и отроги Общего Сырта с типичными лесными почвами. Несмотря на такие несоответствия, распределение типов, родов, видов и разновидностей почв имеет определенные закономерности по зонам республики.

На севере Башкортостана почвы дерново-подзолистые на элювиальных и делювиальных суглинках и глинах, на террасах рек Белой и Камы – на аллювиальных песках, на Уфимском плато щебенчатые. Степень оподзоленности возрастает с запада на восток. На западе почвы слабооподзоленные, а на востоке средне- и сильнооподзоленные светло-серые, серые, темно-серые лесные почвы и небольшие площади других почв.

В Северо-восточной лесостепной зоне почвенный покров в основном представлен светло-серыми, серыми, темно-серыми лесными почвами, черноземами оподзоленными и выщелоченными с небольшими массивами дерново-подзолистых, дерново-карбонатных почв.

В Южной лесостепной зоне почвенный покров очень разнообразен, здесь имеются темно-серые, серые и светло-серые лесные почвы, выщелоченные и оподзоленные черноземы, мелкими контурами встречаются типичные и типичные карбонатные черноземы и другие почвы.

В Предуральской степной зоне преобладающими почвами являются черноземы (выщелоченные, типичные, типичные карбонатные). Другие почвы занимают небольшую площадь.

В Зауральской степной зоне почвенный покров обусловлен неоднородностью и сложностью: в ее северной части распространены черноземы выщелоченные и серые лесные почвы, в южной части – обыкновенные и южные черноземы, часто в комплексе с солонцеватыми видами.

В Горно-лесной зоне почвенный покров пестрый. На склонах и вершинах гряд преобладают маломощные грубоскелетные почвы, на пологих склонах и широких вершинах – серые, темно-серые лесные, в нижней части пологих склонов и надпойменных террасах долин – выщелоченные и оподзоленные черноземы.

К настоящему времени накоплен обширный материал для характеристики свойств почв основных генетических типов, представляющих почвенный покров Башкортостана (Хабиров, 1993; Хазиев и др., 1997). Их краткая характеристика приведена в таблице 2.

Таблица 1. Среднемноголетние климатические характеристики по зонам и агропочвенным районам

Республики Башкортостан

Природно-сельскохозяйственная зона

Агропочвенные районы

Количество осадков, мм

Средне-суточная темп-ра воздуха, °С

Сумма актив-х темп-р, °С

Прод. безмор-го периода, сутки

ГТК

за год

за период выше 10°С

Северная лесостепь

Буйско-Таныпское мелкоувалистое междуречье

488

245

1,7

1900

1,2

100

Уфимское плато и северное приуфимье

608

238

1,2

1946

1,3

100

Увалистое междуречье Белая-Уфа

515

191

2,6

2250

1,1

120

Присимский увалисто-предгорный

628

234

2,2

2050

1,1

115

Северо-восточная лесостепь

Айский равнинный

642

248

0,8

1750

1,3

100

Юрюзано-Заайский увалисто-предгорный

488

252

0,5

1776

1,6

90

Южная лесостепь

Приикский увалистый

426

183

2,5

2100

1,1

110

Левобережный прибельский

447

181

2,3

2203

1,1

120

Правобережный предгорный

517

225

2,3

2150

0,9

115

Предуральская степь

Чермасано-ашкадарский равнинный

413

183

2,6

2250

1,0

125

Белебеевская возвышенность и Общий Сырт

455

183

2,3

2100

1,1

125

Предуральский низкогорный

460

194

2,3

2200

1,1

120

Зауральская степь

Зауральский низкогорный

379

150

1,4

1950

1,0

115

Зауральский равнинный

308

144

1,8

2250

0,8

115

Таблица 2. Агрохимические свойства основных типов почв

равнинных территорий Республики Башкортостан (Ап)

Гумус, %

Азот общий, %

Фосфор валовой, %

рНKCl

Нг

Са+++Мg++

Степень насыщенности основаниями, %

Содержание фракций < 0,01, %

мг-экв. на 100 г почвы

Дерново-подзолистая. Дюртюлинский район

1,91

0,16

0,15



Страницы: Первая | 1 | 2 | 3 | ... | Вперед → | Последняя | Весь текст