WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |

Легкоразлагаемое органическое вещество целинных и пахотных почв зонального ряда европейской части россии

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Борисов Борис Анорьевич

Легкоразлагаемое органическое вещество целинных и пахотных почв зонального ряда европейской части России

Специальность 03.00.27.- почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Москва-2008

Работа выполнена на кафедре почвоведения Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева

Научный консультант – доктор биологических наук, профессор

Николай Федорович Ганжара

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Лев Оскарович Карпачевский

доктор биологических наук, профессор Вячеслав Григорьевич Ларешин

доктор биологических наук, профессор Сергей Михайлович Надежкин

Ведущая организация:

Почвенный институт имени В.В. Докучаева, г. Москва

Защита состоится....................................... 2008 г.

в.......час на заседании диссертационного совета Д.220.043.02 в Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан..............................2008 г.

и помещен на сайте ВАКа www.vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук В.В. Говорина

Общая характеристика работы

Актуальность. Конференция ООН по окружающей среде, состоявшаяся в Рио-де-Жанейро в 1992 г. приняла Решение о создании модели устойчивого развития биосферы. Это Решение получило государственную поддержку в России в «Концепции перехода Российской Федерации на модель устойчивого развития». Современный этап развития адаптивно-ландшафтных систем земледелия в России предполагает производство продукции в соответствии с общественными потребностями, обеспечивая при этом создание сбалансированных, высокопродуктивных и устойчивых агроландшафтов, максимально адаптированных к природным условиям региона и обеспечивающих сохранение и повышение плодородия почв.

Для воспроизводства плодородия почвы в традиционном земледелии используют большое количество энергоемких ресурсов. Однако при этом недостаточно учитывается роль почвенно-биологических процессов, тогда как они в определяющей степени обеспечивают воспроизводство плодородия почвы. Интенсивное использование пахотных почв России привело к снижению содержания гумуса, прежде всего за счет его лабильных, легкоразлагаемых форм, к увеличению степени выпаханности, снижению биологической активности почв.

Известна cущественная экологическая и агрономическая роль легкоразлагаемого органического вещества почв, однако, ряд аспектов его состояния остаются малоизученными. Недостаточно изучены скорость и уровни накопления лабильного органического вещества в почвах различных природных зон, влияние содержания и состава легкоразлагаемого органического вещества (ЛОВ) на различные свойства и режимы почв, скорость трансформации лабильной части органического вещества.

Цель работы. Основная цель исследований заключалась в изучении географических закономерностей формирования и функционирования легкоразлагаемого органического вещества в целинных и пахотных почвах зонального ряда европейской части России.

Задачи работы:

  1. Изучить географические закономерности формирования легкоразлагаемого органического вещества почв зонального ряда.
  2. Определить величины накопления и скорость трансформации ЛОВ целинных и пахотных почв зонального ряда.
  3. Изучить возможность использования показателей состояния органического вещества почв в качестве индикатора их выпаханности и разработать методику диагностики степени выпаханности почв различных зон по содержанию легкоразлагаемого органического вещества.
  4. Оценить скорость смыва и скорость формирования гумусового горизонта в эродированных почвах зонального ряда с использованием показателей гумусового состояния почв.

Научная новизна. Впервые в условиях основных природных зон европейской части России проведены комплексные исследования состояния легкоразлагаемого (лабильного) органического вещества зональных целинных и пахотных почв. В приоритетном порядке решены следующие вопросы:

1. Показаны географические закономерности формирования легкоразлагаемого органического вещества в целинных и пахотных почвах зонального ряда европейской части России.

2. Определены величины накопления и время практически полного обновления (Т0,96) легкоразлагаемого органического вещества в почвах основных природных зон европейской части России.

3. Разработан, научно обоснован и апробирован способ определения степени выпаханности почв зонального ряда по соотношению лабильных и стабильных форм органического вещества почв.

4. Установлена возможность оценки скорости смыва и скорости формирования гумусового горизонта в эродированных почвах зонального ряда с использованием показателей гумусового состояния почв.

Защищаемые положения:

  1. Запасы внутрипочвенного легкоразлагаемого органического вещества, включающего корневой опад разной степени разложения и гумификации, в автоморфных целинных и залежных почвах были наиболее высокими и примерно одинаковыми в дерново-подзолистых почвах южно-таежной подзоны, в серых лесных почвах и в черноземах лесостепи. Увеличение количества опада в этом ряду уравновешивалось усилением минерализации. В черноземах степной зоны эти запасы снижались за счет уменьшения количества корневого опада и повышались в каштановых и в светло-каштановых почвах сухих степей из-за иссушения почвенного профиля в летний период и снижения, в связи с этим, интенсивности минерализации;
  2. Явление выпаханности почв связано, в первую очередь, с резким снижением содержания лабильных органических веществ в интенсивно используемых почвах, поэтому для диагностики степени выпаханности целесообразно использовать отношение содержания легкоразлагаемого органического вещества к общему содержанию гумуса. Предлагаются зональные шкалы для характеристики степени выпаханности различных типов почв. Степень выпаханности почв зонального ряда Европейской части России, определенная данным способом, подтверждается изменениями физико-химических, агрохимических и физических свойств исследуемых почв.
  3. Для оценки скорости смыва и скорости формирования гумусового горизонта в эродированных почвах зонального ряда возможно использовать показатели гумусового состояния данных почв. Для трех из пяти исследованных типов среднесмытых почв зонального ряда наблюдалось примерное равенство скорости смыва и скорости формирования гумусового горизонта, для двух других типов отмечено превышение скорости смыва над скоростью гумусообразования.

Практическая значимость. Для практического использования разработан способ определения степени выпаханности почв по соотношению лабильных и стабильных частей органического вещества почв, позволяющий использовать показатели степени выпаханности проектными организациями в работах при оценке уровней плодородия почв и выработке первоочередных мероприятий для повышения плодородия.



Результаты исследований использовались при выполнении работ по грантам РФФИ № 00-04-48060 «Разработка метода определения экологических нормативов допустимой эрозии почв (на примере южно-таежных и лесостепных районов европейской территории России)» и 03-04-49314 «Легкоразлагаемое органическое вещество почв (концептуальная модель формирования и функционирования в почвах зонального ряда)», по Государственному контракту с МСХ РФ на выполнение методических разработок для нужд агропромышленного комплекса по теме: «Разработать методические рекомендации по диагностике степени выпаханности основных зональных типов почв европейской части России», по Государственному контракту с МСХ РФ на выполнение научно-исследовательских работ по теме: «Проведение научных исследований и разработка новых технологий оптимизации физических свойств сильновыпаханных дерново-подзолистых и черноземных почв Российской Федерации».

Теоретические положения диссертации используются в курсах лекций по почвоведению в Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева, Воронежском ГАУ имени К.Д. Глинки, Нижегородском ГАУ. Методика определения содержания и состава ЛОВ в почвах, а также методика расчета степени выпаханности почв опубликованы в учебном пособии для студентов агрономических специальностей – Н.Ф. Ганжара, Б.А. Борисов, Р.Ф.  Байбеков «Практикум по почвоведению», М. «Агроконсалт», 2002.

Апробация работы. Результаты научных исследований были представлены на Международных, Всероссийских, региональных и вузовских конференциях (1986–2008), в том числе на VIII Всесоюзном съезде почвоведов (Новосибирск, 1989), III съезде Докучаевского общества почвоведов РАН (Суздаль, 2000), IV съезде Докучаевского общества почвоведов РАН (Новосибирск, 2004), V съезде Докучаевского общества почвоведов РАН (Ростов, 2008).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 48 научных работ, в том числе 10 работ в рекомендованных ВАКом изданиях, монография «Гумусообразование и агрономическая оценка органического вещества почв», получено авторское свидетельство СССР № 1559292 «Способ определения содержания элементов питания в легкоразлагаемых органических веществах почв».

В работе использованы материалы, полученные автором совместно с аспирантами Т.В. Таразановой и И.А. Нетесоновой.

Автор глубоко признателен своим коллегам – заведующему кафедрой почвоведения РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, профессору, академику РАСХН В.И. Кирюшину и всему коллективу кафедры за ценные советы и поддержку при выполнении работы. Особенно благодарен автор профессору Н.Ф. Ганжаре за оказанную консультативную помощь.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, изложена на 290 стр. машинописного текста, включает 46 таблиц, 19 рисунков и список литературы из 430 наименований.

1. Современные представления о составе и свойствах органического вещества почв

Изучение гумусовых веществ было начато задолго до того, как почвоведение сформировалось в качестве научной дисциплины. Появление работ В.В. Докучаева послужило началом для исследования гумуса с позиций генетического почвоведения. Изучению органического вещества почвы посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых – П.А. Костычева, В.Р. Вильямса, И.В. Тюрина, М.М. Кононовой, Л.Н. Александровой, В.В. Пономаревой, Д.С. Орлова, И.С. Кауричева, В.И. Кирюшина, А.Д. Фокина, В.А. Черникова, Л.К. Шевцовой, С. Ваксмана, М. Шнитцера, В. Фляйга, Ф. Дюшофура, Р. Тейта и других. К настоящему времени накоплен огромный фактический материал, характеризующий состав и свойства органического вещества почвы, его роль в плодородии, однако, многие аспекты проблемы органического вещества почв требуют дальнейшего развития и углубления.





В последние годы многие исследователи при оценке качественного состава органического вещества почв предлагают обращать внимание не только на фракционно-групповой состав гумуса, определенный на основе метода И.В. Тюрина и его модификаций, но и на соотношение в органическом веществе группы устойчивых (консервативных) веществ и группы лабильных соединений (Р. Тейт III, 1991; В.И. Кирюшин, 1993; Н.Ф. Ганжара, Д.С. Орлов, 1993, Б.М. Когут, 2000). Как показывают исследования ряда авторов (М.М. Кононова, 1963; В.В. Пономарева, 1980; А.П. Щербаков, 1987; Н.Ф. Ганжара, 1989; С.М. Надежкин, 1999), групповой и фракционный состав гумуса довольно устойчив и изменяется только при резком изменении условий гумусообразования. Это позволило сделать вывод о том, что групповой и фракционный состав гумуса, в основном, характеризует генетические свойства почв и в значительно меньшей степени агрономические.

Группа консервативных соединений объединяет те компоненты ор­ганического вещества почвы, которые определяют типовые показатели почв, формирующиеся в течение длительного времени и сохраняющиеся в вековых циклах. Прежде всего, это зрелые гумусовые кислоты почвы, гуматы кальция, другие органо-минеральные вещества, гиматомелановые кислоты, гумин. Они существуют в почвах сотни и тысячи лет, медленно минерализуются и обусловливают устойчивые свойства почвы, присущие ей типовые признаки. С содержанием, составом и свойствами этих веществ связаны окраска почв, тепловой режим, водно-физические характеристики, емкость поглощения, буферность почв, потенциальные запасы элементов питания. Все эти вещества лишь в очень малой степени непосредственно участвуют в питании растений, но создают для них благоприятную среду (Н.Ф. Ганжара, Д.С. Орлов, 1993).

Положительная агрономическая роль консервативных компонентов почвенного гумуса наиболее отчетливо проявляется в экстремальных си­туациях: в засушливые периоды, при избыточном увлажнении и химическом загрязнении почв, малогумусированные почвы всегда менее эрозионноустойчивы.

Группа лабильных органических веществ включает неразложившиеся органические остатки растительного и животного происхождения, детрит, низко- и среднемолекулярные углеводы, аминокислоты, пептиды и другие неспецифические соединения, новообразованные гуминовые и фульвокислоты, непрочно связанные с минеральной частью почвы.

Скорость обновления лабильных (легкоразлагаемых) органических веществ в почвах измеряется годами и десятками лет.

Поскольку легкоразлагаемое органическое вещество является наиболее динамичной составляющей органического вещества почв, оно принимает существенное участие во многих функциях почв и биосферы: питании растений и почвенных животных; биологической активности почв; фиксации атмосферного азота; регулировании состава почвенного и атмосферного воздуха; формировании почвенной структуры и физических свойств; сорбции и накоплении тяжелых металлов и радионуклидов и других загрязняющих веществ. Можно предполагать, что в разных типах почв функции ЛОВ могут иметь существенные различия, связанные с различной скоростью трансформации ЛОВ.

Содержание легкоразлагаемого органического вещества в пахотном слое почв колеблется в довольно широких пределах – от 0,1% до 1,5–2% от массы почвы (Н.Ф. Ганжара, Б.А. Борисов, 1997; И.Н. Шарков, 1997; С.М. Надежкин, 1999). Причем для пахотных почв количество его практически не зависит от генетического типа почвы, а опре­деляется характером использования пашни. Здесь имеет значение уровень агротехники, особенности возделываемых культур, система применения удобрений, в первую очередь органических.

Содержание легкоразлагаемого органического вещества в почвах характеризуется отчетливо выраженной сезонной динамикой, связанной с процессами его разложения, наиболее проявляющимися в первой половине вегетации и с процессами накопления корневой массы растений. При возделывании пропашных культур, имеющих невысокое поступление корневых остатков, наблюдается снижение содержания ЛОВ в течении вегетационного периода. Наиболее существенное снижение содержания ЛОВ за вегетационный период наблюдается под чистым паром.

Легкоразлагаемое органическое вещество почв является важным ис­точником питательных веществ для растений.

Важнейшей характеристикой легкоразлагаемого органического вещества является содержание в нем азота, а также величина отношения С : N, влияющая на скорость разложения ЛОВ. По нашим данным, основная часть почвенного азота поступает именно из легкоразлагаемого органического вещества, это подтверждается высокой степенью корреляционной связи урожая с содержанием ЛОВ в условиях специальных опытов. Сопоставление урожаев с содержанием ЛОВ и с возможным высвобождением азота позволило сделать заключение о том, что оптимальные значения содержания углерода ЛОВ для зерновых культур находятся в пределах 0,2–0,4% от массы почвы или 6–12 т/га в пахотном слое. При таком содержании ЛОВ с отношением С : N менее 25 урожай зерновых не лимитируется почвенным азотом. В случае, если в составе ЛОВ отношение С : N более 25, необходимо вносить азот в виде минеральных удобрений для оптимизации этого отношения, так же как и при внесении соломы зерновых.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 10 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.