WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |

Агроэкологическая оценка почв тувы

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Жуланова Валентина Николаевна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ ТУВЫ

Специальность: 03.02.13 – почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Москва – 2013

Работа выполнена на кафедре агрономии ФГБОУ ВПО «Тувинский государственный университет»

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Савич Виталий Игоревич

Официальные оппоненты: Яшин Иван Михайлович - доктор биологических наук, профессор кафедры экологии ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева»;

Ларешин Вячеслав Григорьевич - доктор биологических наук, профессор кафедры почвоведения и земледелия РУДН;

Аканова Наталья Ивановна - доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории известкования почв Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова.

Ведущая организация: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН

Защита диссертации состоится 18 марта 2013 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева» по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д. 49.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева».

Автореферат разослан «__» _________ 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета С.Л. Игнатьева

Актуальность темы обусловлена оценкой ресурсной базы сельского хозяйства и агрономически значимых параметров свойств почв, определяющих плодородие, что является важнейшим условием стабильного земледелия. Особую актуальность приобретает количественная оценка круговорота углерода в экосистемах, что связано с ожидаемыми изменениями климата.

Длительное использование почв Тувы при низком уровне агротехнических и агромелиоративных технологий привело к их деградации. Спад сельскохозяйственной деятельности, произошедший после 1990 г., сопровождается в настоящий период существенным сокращением площади пашни и переводу ее в залежь. Это определяет смену процессов деградации почв процессами их восстановления [Савостьянов, 2007; Самбуу, 2010; Рекомендации по адаптации сельского …, 2011]. Новые тенденции в землепользовании региона требуют оценки состояния и характера агрогенной трансформации почв и их плодородия.

Замена природных экосистем агроценозами приводит к изменению запасов биомассы и гумуса почв, величин чистой первичной продукции и эмиссии углекислого газа в атмосферу [Титлянова и др., 1997, 2003; Кудеяров, 1999; Шугалей и др., 2003; Соколова, Звягинцева и др., 2012]. Потери углерода почвами земного шара вследствие освоения почв и сведения лесов составляет 5,371015т С [Трофимов, 1997]. Поэтому, необходим контроль баланса углерода, особенно в агроценозах, и оценка его изменений в условиях меняющейся смены землепользования, климата и уровня агротехники.

Функционирование и структура экосистем Тувы не остаются неизменными во времени. Даже степные экосистемы находятся в непрерывной сукцессии, так как их видовой состав, продуктивность, структура органического вещества зависят от режима использования: сенокошение, выпас [Титлянова, Курбатская, Самбуу, 2001; Кыргыс, 2001, 2004; Курбатская, Кужугет, Кыргыс, 2008; Шибарева, 2008]. Это, в свою очередь, оказывает влияние и на свойства почв. Степень трансформированности почв в агроценозах проявляется еще сильнее. Устойчивость почв к агрогенным воздействиям определяет потенциальные возможности почвенного покрова к самовосстановлению. Оптимизация использования пахотных земель имеет для данного региона исключительно важное значение и в связи с очень низкой обеспеченностью населения землей на одного жителя, заниженной кадастровой оценкой земель.

Недостаточность, а часто и полное отсутствие сведений о свойствах почв, параметрах гумусового состояния, структурно-агрегатного состава, закономерностях депонирования гумуса и его подвижных продуктов в пахотных почвах, балансе углерода в агроценозах, экологического состояния и биопродуктивности угодий изученного региона России, определяет актуальность выполненных исследований.

Цель работы заключается в установлении закономерностей динамики изменения свойств почв, биопродуктивности угодий, баланса углерода и СО2 за период 1981-2010 гг., в оценке провинциальных особенностей пахотных каштановых почв Тувы, определяющих и провинциальные особенности устойчивости почв к деградации, эмиссии СО2, провинциальные особенности оптимальных мероприятий по повышению эффективности сельскохозяйственного использования.

Задачи исследования:

1. Установление провинциальных особенностей пахотных каштановых почв Тувы.

2. Установление закономерностей изменения свойств черноземов, каштановых и аллювиальных почв на территории Тувы в связи с климатическими условиями, почвообразующими породами, геохимическими провинциями и геоморфологией.

3. Разработка алгоритма оценки принадлежности почв к определенному типу, учитывая совокупность свойств почв, взаимосвязи между свойствами почв и их изменение по профилю.

4. Установление закономерностей биопродуктивности пахотных угодий Тувы, эмиссии СО2 и депонирующей способности почв к углероду и СО2 в зависимости от характера сельскохозяйственного использования почв за период 1981-2010 гг.



5. Оценка и прогноз тренда изменения эволюции и свойств почв Тувы при разном характере их сельскохозяйственного использования с учетом потепления климата, развития эрозии и опустынивания, что важно для проведения прогнозов агроэкологического состояния земель Тувы и сопредельных территорий на перспективу.

Научная новизна. В работе предложено решение важнейшей народнохозяйственной проблемы (разработки способов уменьшения деградации почв и повышения их плодородия) для крупного региона России.

1. Установлены провинциальные особенности свойств каштановых почв Тувы, развития в них дернового процесса почвообразования, эмиссии СО2 и депонирования углерода и СО2.

2. Доказывается необходимость характеристики типа почв по совокупности признаков и взаимосвязей, так как лимиты отдельных свойств разных почвенных типов перекрываются.

Y= ki Yi,

где Yi –показатель отдельных свойств почв;

ki – доля влияния Yi на формирование типа почв.

Предложено использовать для оценки принадлежности почв к определенному типу метод Верда и структурные взаимосвязи между свойствами почв, их изменение по профилю.

3. Предложена углубленная оценка гумусового состояния почв Тувы, включающая дополнительно параметры оценки депонирующей способности почв к СО2 и оценки эмиссии СО2. Установлены закономерности изменения гумусового состояния почв от почвообразующих пород и характера агроценозов.

4. При оценке влияния факторов почвообразования на формирование почв предлагается использовать уравнения множественной регрессии:

Y = ki Xi,

где Y – свойства почв;

Х – факторы почвообразования;

k – доля влияния Х на Y.

При этом факторы почвообразования являются интегральными показателями факторов более низкого иерархического уровня. Выявлены рассматриваемые зависимости для разных типов почв Тувы.

5. Установлено полигенетическое образование каштановых почв Тувы:

а) при аридизации территорий на низинах, занятых луговыми почвами;

б) при развитии дернового процесса на бурых полупустынных почвах;

в) при окультуривании светло-каштановых почв;

г) при снижении уровня засоленных грунтовых вод на выположенных склонах.

6. Установлено, что почвы Тувы обладают депонирующей способностью к СО2, что важно для экологической оценки почв в глобальном масштабе. Депонирующая способность почв к СО2 и образованию гумуса возрастает при интенсификации дернового процесса почвообразования.

Сиквестирующая способность территории к выделению СО2 возрастает при увеличении покрытия почв травостоем, с введением промежуточных культур.

Установлены лимиты баланса углерода и СО2 в почвах и агроценозах Тувы.

7. Установлена корреляция динамики свойств почв, внесения удобрений, первичной продукции, выделения СО2, доли перевода пахотных почв в залежь за период 1981-2010 гг. Показано, что стабилизация свойств почв обусловлена переводом в залежь наименее плодородных земель.

Предложено математическое описание тренда изменения свойств почв за период 1981-2010 гг.

Доказываемые положения:

1. Необходимо выделение почвообразующих пород на более высоком иерархическом уровне, чем разряд. Показано, что содержание в почвах гумуса, подвижных форм фосфора и калия, микроэлементов в большей степени зависит от породы, чем от подтипа, рода, вида почв.

2. Изменение отдельных почвообразующих пород при образовании каштановых почв идет в разном направлении. Показано, что изменение при образовании каштановых почв рН, гумуса, содержание биофильных элементов в основных, кислых, карбонатных, засоленных породах идет в разном направлении.

3. Агроценозы степной и сухостепной зон региона являются источником поступления углерода в атмосферу, а лесостепной – осуществляют депонирование углерода в почву. Распашка территории приводит к увеличению эмиссии СО2 в атмосферу.

4. В результате проведенных исследований установлены провинциальные особенности почв Тувы. Каштановые почвы Тувы обладают провинциальными особенностями – каменистостью, легким гранулометрическим составом, маломощностью, часто мучнистым выделением карбонатов, отсутствием на водоразделах и склонах засоленности и солонцеватости, отсутствием в корнеобитаемом слое гипсового горизонта. Для почв характерно более узкое соотношение поглощенных Ca:Mg, чем в других зонах, более высокая емкость поглощения почв при легком гранулометрическом составе и малом содержании гумуса.

В связи с маломощностью профиля основная масса корней сосредоточена в слое 0-20 см, что меняет соотношение надземной и корневой массы в агрофитоценозах, соотношение высоты и основания пирамид площадей и масс корневых систем растений.

Провинциальной особенностью пахотных (каштановых) почв Тувы сухостепной зоны является по сравнению с аналогичными почвами других регионов увеличения эмиссии СО2 в атмосферу, что связано меньшей биопродуктивностью угодий и большей минерализацией органического вещества почв.

5. Аккумуляция углерода продукцией агроценозов Тувы, рассчитанная с учетом площадей по каждой полевой культуре, составляет 765 тыс. т С·год в 1981-2000 гг. и 109 тыс. т С·год в 2001-2010 гг. В период 1981-2000 гг. наибольший вклад в углеродный блок «растительное вещество – продукция» вносит степная зона (61%), а в 2001-2010 гг. – лесостепная (48%).





6. В агроценозах Тувы депонировано за 1981-2000 гг. 12,4 млн. т С, а за 2001-2010 гг. 2 млн. т С, из которого 94% находится в почвенном органическом веществе и 6% – в надземной и подземной фитомассе (продукции). Наибольший вклад в депо углерода в период 1981-2000 гг. вносят каштановые почвы (агроземы текстурно-карбонатные) и зерновые культуры, а в 2001-2010 гг. – черноземы южные (агрочерноземы текстурно-карбонатные) и зерновые культуры.

7. Изменение свойств пахотных почв Тувы за период 1981-2010 гг. в значительной степени обусловлено антропогенным воздействием, социальными факторами и имеет не только региональное, но и глобальное экологическое значение.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований вносят вклад в теорию биологического круговорота углерода в агроценозах. Полученные данные о количественных изменениях гумусового состояния почв являются фактографической базой для разработки и рационального использования агропочв в условиях Тувы. Материалы работы могут быть использованы для установления ценности сельскохозяйственных земель, для качественной оценки земельных ресурсов Тувы, для прогноза изменения плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании, а также для дальнейшего ведения мониторинга. Разработанная информационная База Данных (БД) «Агропочвы Тувы» является исходным материалом для ведения исследований окружающей среды в данном регионе и внедрена в ФГБУ ГС агрохимической службы «Тувинская», а также используется при изучении курсов «Агрохимия», «Почвоведение с основами геологии», «Земледелие» в ФГБОУ ВПО «Тувинский государственный университет» (ТувГУ). Созданная База Данных имеет коммерческое значение и защищена свидетельством РФ № 2012620371.

Работа выполнена в соответствии с программой исследований ТувГУ по целевой программе Рособразования «Развитие научного потенциала высшей школы», мероприятие 1 «Проведение фундаментальных исследований в рамках тематических планов»: проекты №ТП-09-03, №ТП-10-03 «Изучение почвенного покрова под влиянием антропогенной трансформации на основе почвенно-экологических индексов»; проект №ТП-11-03 «Изучение современной морфогенетической характеристики залежных почв Центрально-Тувинской котловины»; научными проектами, выполняемыми по внутреннему гранту ТувГУ: грант №ВГ-08-08 «Оценка современного агроэкологического состояния каштановых почв Улуг-Хемской котловины Тувы»; грант №ИК-09-01 «Агропочвы Тувы»; грант №ВГ-10-138 «Изучение углерода в экосистемах разного природопользования в Центрально-Тувинской котловине»; при финансовой поддержке ТувГУ по программе «Подготовка докторантов ТувГУ в 2011-2015 гг.» (2011 г., 2012 г.).

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 43 работы, в том числе 2 монографии, в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, – 15. Получено 1 свидетельство РФ.

Результаты исследований представлялись и обсуждались на региональных конференциях (Кызыл, 2001, 2004, 2005); всероссийских конференциях (Красноярск, 2004; Томск, 2010; Архангельск, 2010; Пущино, 2010; Москва, 2012); международных конференциях (Кызыл, 2008, 2011, 2012; Улан-Удэ, 2011; Иркутск, 2011); V-VI съездах Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008; Петрозаводск, 2012); на научной школе (Томск, 2004); научных семинарах кафедры почвоведения и агрохимии КрасГАУ (Красноярск, 2003, 2004, 2007, 2008); на ежегодных научно-практических конференциях ТувГУ (Кызыл, 2005-2012).

Структура диссертации. Состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и приложений. Список литературы включает 331 наименование, из них 23 – иностранных авторов.

Вклад автора в разработку проблемы. Автору принадлежит постановка проблемы и разработка программы исследований, а также непосредственное участие в проведении экспериментальных и полевых работах в период 1990-2012 гг., анализе, интерпретации и публикации полученных материалов.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.И. Савичу за оказанную помощь и консультации нашей работы. Искреннюю благодарность автор выражает доктору биологических наук, профессору В.В. Чупровой за многолетнее научное сотрудничество и методическую помощь, оказанную при выполнении некоторых экспериментальных исследований.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Рассматриваются особенности географического положения, основные черты орографии, рельеф, геоморфология, почвообразующие породы, климат, гидрография, растительность и почвенный покров Тувы по опубликованным материалам [Кириллов, 1947; Соболевская, 1950; Калинина, 1957; Шахунова, 1957; Кушев, 1957; Ефимцев, 1957; Клопова, 1957; Юрлова, 1959; Носин, 1963; Волковинцер, 1964, 1969, 1978; Шактаржик, 1973, 2000; Ломоносова, Красноборов и др., 1984; Ершова, Намзалов, 1985; Аракчаа, Бугровский и др., 1995; Алехно, Бусько и др., 1995; Деева, Ильина и др., 1995; Курбатская, 2001, 2007, 2008; Ондар, 2001; Кыргыс, 2001, 2004; Самбуу, 2001, 2004; Лайдып, 2002; Степи …, 2002; Красноборов и др., 2007; Ооржак, 2007; Дубровский, 2009; Гуркова, 2009; Андрейчик, 2011 и др.].

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследований

Исследования проводились на земледельческой территории Тувы в течение 1990-2012 гг.

Объектами исследований служили почвы и агрофитоценозы, распространенные в 16 земледельческих административных районах и приуроченные к Улуг-Хемской, Хемчикской, Турано-Уюкской и Убсу-Нурской котловинам. Исследованы черноземы, каштановые и аллювиальные почвы в основном легкосуглинистого, супесчаного и реже среднесуглинистого гранулометрического состава.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
 


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.