Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Повышение плодородия почв выработанных торфяников Мещерской низменности удобрениями длительного действия

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Повышение плодородия почв выработанных торфяников Мещерской низменности удобрениями длительного действия"

На правах рукописи

ПЕРЕГУДОВ СЕРГЕИ ВИКТОРОВИЧ

□ОЗ165115

ПОВЫШЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНИКОВ МЕЩЕРСКОЙ НИЗМЕННОСТИ УДОБРЕНИЯМИ ДЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность 06 01 02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

о 6 МАР 2008

Москва - 2008

003165115

Работа выполнена в отделе природоохранных технологий Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации им А Н Костикова (ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии)

Научный руководитель-

док гор технических наук, профессор, академик РАСХН Б М Кизяев

Официальные оппоненты

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

А В Шуравилин

кандидат сельскохозяйственных наук Ю А Томин

Ведущая организация

Рязанский Государственный агротехнологический университет им В А Костычева

Защита состоится 27 марта 2008 г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им А Н Костякова по адресу. 127550, Москва, ул Б Академическая, 44

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии

Автореферат разослан А % 2008 года

Ученый секретарь

диссертационного совета, д т н Исаева С.Д.

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В комплексе мероприятий по повышению эффективности 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 Торфяной гумус менее устойчив к разложению, чем гумус минеральных почв Этому требованию больше всего отвечает использование выработанных торфяников под долголетние культурные сенокосы и пастбища Они не только уменьшают минерализацию органического вещества, но и предохраняют от ветровой эрозии В процессе длительного использования торфяные почвы 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 поставлены следующие задачи

- изучить и дать анализ факторов, влияющих на сохранение и восстановление плодородия почв,

- определить состав органических удобрений длительного действия,

- оценить влияние органических удобрений длительного действия на урожайность сельскохозяйственных культур и содержание гумуса в почве выработанного торфяника,

- разработать рекомендации по восстановлению и поддержанию плодородия длительно используемых почв выработанных торфяников,

- выполнить прогноз запасов гумуса в почве при проведении комплекса геотехнических и мелиоративных мероприятий

Методика проведения исследований. Натурные исследования проводились на деляночном опыте на землях ОПХ «Полково» (Рязанская область, Рязанский район) по методике Доспехова Агрометеорологические наблюдения осуществлялись при помощи автоматической метеостанции METEOSCAN PRO 923 Отбор почвенных проб проводился в соответствии с ГОСТом 28168-89 Для определения водно-физических свойств почв использовались стандартные методики Содержание гумуса определялось по методу Тюрина, определение рН проводилось в соответствии с ГОСТом 26483-85, содержание подвижных форм фосфора и калия - по ГОСТу 26207-91, содержание общего азота — по Кьельдалю, аммонийного азота - по ГОСТу 26489-85, величина гидролитической кислотности — по ГОСТу 26212-91

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

-химический состав (содержание сырого протеина, сырой клетчатки, сырой золы) и питательность кормов (содержание кормовых единиц, обменной энергии, перевариваемого протеина, кальция, фосфора и каротина) в соответствии с ГОСТами 13496 4-93, 13496 2-91, 26226-95, 26570-95, 26657-97, 13496 17-95,

-содержание тяжелых металлов (свинца, кадмия, меди и цинка) в соответствии с ГОСТом 30692-2000

Научная новизна работы состоит в том, что

- теоретически обоснован 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 режима увлажнения на урожайность многолетних трав,

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

На защиту выносится:

- 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 почв выработанных торфяников длительного использования

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

Личный вклад автора. Теоретические и экспериментальные исследования, представленные в работе, выполнены автором как самостоятельно, так и в соавторстве Лично автору принадлежит постановка эксперимента, подготовка и проведение полевых исследований, обработка полученных данных, реализация технологических решений в ОПХ «Полково» Исследования выполнялись в период 2005-2008гг по заданию 03 01 01 программы Росследьхозакадемии «Разработать технологии проектирования, эксплуатации и управления мелиоративными системами, обеспечивающие воспроизводство природно-ресурсного потенциала агро-ландшафтов»

Практическая значимость работы. Разработанные рекомендации по восстановлению и повышению почвенного плодородия могут быть использованы сельскохозяйственными предприятиями для предотвращения деградационных процессов на выработанных торфяниках, повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Юбилейной международной научно-практической конференции (Костя-ковские чтения, «Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования», Москва, 2007 г); на Международной конференции «Вер-микомпостирование 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 исследований опубликованы в 4 научных работах, в том числе одна статья 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

Автор выражает благодарность д т н , профессору Л В Кирейчевой за консультации, а также сотрудникам института И В Беловой, К.Н Евсенкину и В М Яшину за оказание помощи при проведении исследований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе на основе анализа литературных источников рассмотрена проблема восстановления и целенаправленного регулирования почвенного плодородия деградированных земель Пути повышения почвенного плодородия связаны с ликвидацией причин и последствий деградации и восстановлением их исходного вещественного состава В работах И И Карманова, В И Кирюшина, Н Б Хитрова, Д С Орлова, Ф Р Зайдельмана, И В Кузнецова, Н В Иванова, А И Куликова, Л В Кирейчевой, Нгуен С Хая и многих других предложена систематизация процессов деградации, позволяющая обосновать мероприятия, направленные на повышение плодородия деградированных почв Среди множества взаимосвязанных элементов плодородия почвы важнейшее значение имеют содержание органического вещества и его качественное состояние, от которого зависят физико-химические и агрономические свойства пахотного слоя, агрегатное состояние и водопрочность микроструктуры

Воспроизводство гумуса обеспечивается применением системы мероприятий, позволяющих повысить вещественно-энергетическое состояние почвы и активизировать процессы гумификации На практике это достигается оптимизацией структуры севооборота, рациональной обработкой почвы, правильным применением органических, минеральных удобрений и химмелиорантов, регулированием теплового, водного и кислотно-щелочного режимами почв Традиционно агромелиоративные приемы, направленные на повышение содержания гумуса в почвах, основаны на внесении значительных доз органических удобрений в виде навоза (Д Н Прянишников, Т Н Кулаковская, Н Г Ковалев, В И Кирюшин, А М Лыков, Г Е Мерзлая, В Г Сычев, Л Л Шишов и др.) Как правило, дозы удобрений рассчитываются исходя из потребностей растений в элементах питания, поэтому при воспроизводстве почвенного плодородия помимо органического вещества требуется внесение илистой фракции, обеспечивающей формирование органоминераль-ных комплексов, способствующих закреплению гумусовых веществ в почве (Л В Кирейчева, О Б Хохлова)

Для стабилизации плодородия почв, помимо внесения всех видов органических веществ, необходимым условием является использование биологических ресурсов, прежде всего бобовых культур и многолетних трав Многолетние травы накапливают в почве втрое больше органического вещества, чем другие полевые культуры в сходных условиях выращивания Использование многолетних трав обеспечивает положительный баланс органического вещества на всех типах почв Для того чтобы процесс гумификации органического вещества протекал эффективно необходимо обеспечить требуемую численность микроорганизмов и их биологическое разнообразие (Коржаков, Трофимова, 2003, 2004) Важную роль в процессах гумификации органических остатков играет гидротермический режим почв Обстоятельный обзор работ по влиянию этих факторов на интенсивность разложения и минерализации растительных субстратов дан М М Кононовой (1963)

Анализ литературных источников показал, что для целенаправленного управления балансом гумуса необходим комплексный подход, предусматривающий обеспечение постоянного поступления в почву органического вещества не только за счет расширения объемов использования навоза и компостов на его основе и других органических веществ, расширения посевов многолетних трав (бобовых, злаковых и их травосмесей), введения в севообороты промежуточных культур и других источников органического вещества, - но и за счет усиления процессов гумификации, а также регулирования гидротермического режима, повышения биологической активности почв, соблюдения агротехнических требований к качеству работ

В почвенном покрове России торфяные и оторфованные почвы выделяются по содержанию и запасом органического вещества и азота, а также влагообеспе-ченности Это послужило побудительным мотивом их широкого мелиоративного освоения для сельскохозяйственных целей

Ранее проведенными исследователями были изучены режимы осушенных торфяных почв и предложены показатели оценки их агрохимического и биологического состояния (Э А Бишоф, В Н Ефимов, Л И Инишева, А С Моторин, А И Поздняков, Н Г Рудой, В Ф Шебеко, В Я Черненок и др), исследован процесс осадки и сработки торфа, потери органического вещества при сельскохозяйственном использовании осушенных торфяных почв (Н Н Бамбалов, Ю А Томин, Б С. Маслов, С Г Скоропанов и др) Показано, что в результате1 длительного использования торфяные почвы потеряли свои генетические свойства и стали трансформироваться в антропогенно- преобразованные почвы (Ф Р Зайдельман) Поэтому в настоящее время важной проблемой является повышение продуктивности и экологической устойчивости торфяных почв и почв выработанных торфяников путем стабилизации или повышения их гумусового состояния. Эта проблема носит специфический характер и не может быть решена приемами, рекомендуемыми для других почв из-за легкого гранулометрического состава и бедности химическими элементами почвообразующих пород, а также неблагоприятных водно-физических и агрохимических свойств Большими потенциальными возможностями на этих почвах обладают многолетние травы, как наиболее адаптированные к особенностям условий на мелиорированных землях Кроме того, многолетним травам принадлежит важная роль в повышении плодородия торфяных почв, обеспечении в них бездефицитного баланса гумуса за счет сдерживания в корнеобитаемой зоне процесса минерализации органического вещества торфа, что обеспечивает устойчивость почв к деградационным процессам и сохранение агроландшафтов гумид-ной зоны

Автором предложена концептуальная модель повышения плодородия почв (рис 1), из которой вытекает рабочая гипотеза для поддержания бездефицитного баланса гумуса на почвах выработанных торфяников необходимо разработать систему целенаправленных агротехнических, биологических и мелиоративных мероприятий, обеспечивающих постоянное поступление в почву органического веще-

ства, создание благоприятных гидротермических условий для процесса его гумификации, повышение биологической активности почвы путем внесения микробных препаратов.

ГУМУС

влажность 0,7-0,9 НВ

'I РШк1

азот 2.5-3%

повышение плодородия почв

аэрация 20-25%

калий 1.0-1.5%

^температура 20-25°С

микроэлементы

органические улобпянип /

микробные-препараты

осушение-увлажнение

минеральные удобоения

Рисунок 1 - Концептуальная модель повышения плодородия торфяных почв

Во второй главе приведена характеристика природных условий Рязанской Мещеры, расположенной на юге Нечерноземной зоны Европейской части РФ в пределах Мещерской низменности, а также объекта исследований. Большая часть территории характеризуется высоким потенциалом развития сельскохозяйственного производства, занимающего более 50 % площади и специализирующегося на молочно-мясном скотоводстве с развитым зерновым хозяйством и кормопроизводством. Климатические условия Мещерской низменности характеризуются значительным колебанием выпадающих осадков по годам и неравномерностью в течении года. В отдельные годы их избыток приводит к заболачиванию пониженных форм рельефа, в другие годы недостаток увлажнения отрицательно сказывается на росте и развитии растений. Неоднородность и разнообразие рельефа и микрорельефа, состава почвообразующих пород, типов и режимов водного питания, характера растительности определили типы почвенных разностей. Зональными почвами Рязанской Мещеры считают дерново-подзолистые почвы, но преобладают здесь болотно-подзолистые, встречаются также и типично подзолистые почвы, господствующие под лесами. Торфяно-болотные почвы занимают около 20 % территории, из которых наиболее ценными являются низинные торфяники, подстилаемые

тонкозернистыми песками и супесями (Анненская и др., 1983). Однако при длительном использовании они претерпели значительные изменения: уменьшение влагоемкости, общей скважности, увеличение плотности, повышение степени разложения, зольности, доступных для растений форм фосфора и калия.

Почвы выработанных торфяников с мощностью торфа до 40 см характеризуются большей частью низким содержанием гумуса и доступных для растений питательных веществ и микроэлементов, а также легким гранулометрическим составом и, как правило, подстилаются песком или супесью. Плодородие их в естественном состоянии низкое, обусловленное неблагоприятными водным, воздушным, тепловым и пищевым режимами в корнеобитаемом слое. Под влиянием мелиоративных мероприятий почвы выработанных торфяников весьма заметно изменяют агрофизические и агрохимические свойства.

Объектом исследований был выбран опытно-производственный участок Тинки-П, находящийся в опытно-производственном хозяйстве «Полково» в пределах Рязанской Мещеры. Осушительная система была построена в 60-х г.г. прошлого века и представлена магистральным каналом длиной 1,2 км, глубиной 2,5 -3,0 м, шириной по дну 1,5 м и уклоном дна 0,0015, сетью открытых каналов, глубиной 2,0 м и расстоянием между ними 200 м. В настоящее время осушительные каналы заросли лесом и заилены, что значительно снижает их осушительное действие.

За последние 7 лет в ОПХ «Полково» продуктивность многолетних трав изменялась от 1,17 до 2,5 т/га сухого вещества, что составляет 15-17 % потенциальной продуктивности сельскохозяйственных угодий (с учетом формирования 2 укосов за вегетационный период) (рис. 2). Наибольшая урожайность многолетних трав была отмечена в 2006 г. и составила 2,5 т/га сухого вещества.

з

2,5

ш о

2 1

0,5 О

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2006

19%*

48%*

15 %*

52%*

59%*

93%*

——-

* Обеспеченность года по осадкам за вегетационный период Рисунок 2 - Динамика урожайности многолетних трав в ОПХ «Полково»

Низкая фактическая урожайность объясняется неблагоприятными климатическими условиями в отдельные периоды, ухудшением агрохимических свойств почв в процессе длительного использования, неудовлетворительной работой осушительной системы, а также отсутствием необходимого комплекса агротехнических и мелиоративных мероприятий, которые не позволяют достичь продукционного потенциала

В 2005 г на участке Тинки-П были отобраны пробы почв пахотного горизонта методом конверта для определения основных водно-физических и агрохимических свойств Результаты средних проб пахотного горизонта из 5-ти повтор-ностей представлены в табл 1

Таблица 1 — Водно-физические и агрохимические свойства почв выработанного

Глубина Плот- Плот- Пороз- рН Нг, Сорг, N0601, Р2О5, к20, Золь-

почвен- ность ность ность, мг- % % мг/100г мг/100г ность,

ного поч- твер- % экв %

слоя, см вы, дой объема на

г/см3 фазы, ЮОг

г/см3

0-20 1,13 2,47 54,32 6,24 0,61 7,1 0,365 16,8 18,6 40

20-40 0,99 2,22 55,26 5,75 - - - -

40-70 1,07 2,57 58,56 5,20 - - - - - -

Примечание Нг - гидролитическая кислотность (ГОСТ 26212-91), Сорг - содержание органического углерода (по Тюрину) , Н^щ - содержание общего азота (по Кьельдалю), Р2О5 и КгО - содержание подвижного фосфора и обменного калия соответственно (ГОСТ 26207-91), зольность почвы определялась в соответствии с ГОСТом 27784-88

Как видно из таблицы, пахотный горизонт уплотнен, его зольность составляет 40 %, что значительно больше, чем у торфяных почв длительного использования Осредненное значение гумуса составляет 7,1 %, что характерно для почв выработанных торфяников

В настоящее время грунтовые воды на объекте исследования в вегетационный период залегают на глубине 0,7 - 1,9 м В периоды весеннего снеготаяния они поднимаются практически до поверхности земли, вызывая переувлажнение и ог-леение почв Летом уровень грунтовых вод резко понижается, и растения испытывают недостаток влаги, что негативно сказывается на урожайности и качестве продукции

В третьей главе дана методика проведения исследований и характеристика вариантов опыта На опытно-производственном участке мелиоративной системы Тинки-П в 2005 году автором совместно с В М Яшиным, К Н Евсенкиным, И В Беловой, О Б Хохловой был заложен многолетний деляночный опыт по восстановлению плодородия деградированных почв выработанных торфяников На основе анализа работ были выбраны органоминеральные удобрения длительного

действия удобрительно-мелиорирующая смесь (УМС), разработанная во ВНИИ-ГиМ (Л В Кирейчева, О Б Хохлова) и вермикомпост, обеспечивающие повышение гумусового запаса, улучшение микроагрегатного состава и водно-физических свойств почв

Основным компонентом УМС являются карбонатные сапропели, которые при внесении в почву повышают в ней не только содержание стабильного органического вещества, отличающегося длительным периодом минерализации, но и обогащают почву коллоидными частицами тем самым, увеличивая ее влагоем-кость Высокое содержание извести и гуминовых веществ сформировало в нем особо устойчивую буферную систему ГВ - СаС03 с длительным сроком действия В качестве органического наполнителя используется торф Для активизации процессов гумусообразования в смесь вносится композиция почвенных микроорганизмов Для того чтобы сбалансировать элементы питания растений добавляются необходимые макроэлементы УМС сохраняет мелиорирующий эффект сапропе-лей, имеет удобрительное действие и приобретают новые свойства, как результат кумулятивного взаимодействия их составных частей

В качестве вермикомпоста использовался препарат с фирменным названием «Биогумус», производимый корпорацией «ГринПикъ» (г Ковров, Владимирская обл ) Биогумус содержит большое количество (до 32 % на сухую массу) гуминовых веществ (гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины), все питательные вещества находятся в нем в сбалансированном сочетании и в виде доступных для растения соединений Кроме того, он содержит в себе полезные для почвы и растений микроорганизмы, которые при внесении в почву заселяют ее, выделяют фитогормоны, антибиотики, фунгицидные и бактерицидные соединения, что приводит к вытеснению патогенной микрофлоры

Опыт был заложен в четырех вариантах с трехкратной повторностью с последовательным расположением делянок

-вариант 1 -контроль 1 с орошением на общепринятом для данной зоны агротехническом фоне минеральных удобрений;

-вариант 2 - разовое внесение удобрительно-мелиорирующей смеси дозой 10 т/га сухого вещества и полив почвы раствором ЭМ-культуры из расчета 10 м3/га (на фоне минеральных удобрений),

-вариант 3 — разовое внесение в почву вермикомпоста «Биогумус» дозой 10 т/га сухого вещества (при влажности не более 8-10%) и дополнительная обработка почвы препаратом «Гумистар» из расчета 10 м3/га (на фоне минеральных удобрений) с орошением,

-вариант 4 — контроль 2 без орошения на фоне минеральных удобрений (заложен в 2007 году для оценки влияния орошения на урожайность многолетних трав)

Норма внесения минеральных удобрений для создания агротехнического фона составила N - 90 кг д в /га, Р - 60 кг д в /га, К - 90 кг д в /га

Опытно-производственный участок был оборудован наблюдательными скважинами, которые позволяют отслеживать уровень грунтовых вод. Для создания благоприятного водного режима в засушливые периоды в 2006 г. участок был оборудован комплектом ирригационным с переносными дождевальными крыльями (КИ-5) конструкции ВНПО «Радуга». Технические характеристики КИ-5: расход воды — 5,0 - 7,0 л/с; напор - до 52 м; средняя интенсивность дождя с учетом перекрытия - 9,2 - 12,8 мм/час; количество одновременно работающих дождевальных аппаратов - 6 шт., продолжительность полива с одной позиции при поливной норме 300 м3/га — 3,1 - 2,4 часа; площадь одновременного полива -0,195 га. Поливы назначали при снижении влажности до 76- 80 % наименьшей влагоемкости (НВ).

Схема опытного участка приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема опытного участка на мелиоративной системе Тинки-П

В процессе исследований определялись агрохимические свойства, содержание МРК и гумуса в почве стандартными методами, изучался режим влажности термостатно-весовым способом и с применением влагомера, урожайность многолетних трав определялась сплошным методом, а качество травосмеси с использованием учетной рамки с каждой делянки, после чего проводилось взвешивание и

сушка в хорошо проветриваемом помещении Биометрические показатели высоту растений, густоту стояния определяли перед каждым укосом в нескольких точках каждого варианта (метод конверта) Исследования качества многолетних трав выполнялось по требованиям и нормативам качества для сена Опытные образцы сена отбирались по одному из каждого варианта - с делянок с УМС, вермикомпоста и контроля с орошением Анализы проводили в государственной исследовательской лаборатории ФГУ САС «Подвязьевская» Рязанской области Учет распределения массы корневых систем в почвенной толще осуществлялся количественно-весовым методом (Тарановская, 1957)

В четвертой главе представлены результаты исследований по оценке влияния удобрительно-мелиорирующей смеси и вермикомпоста на урожайность и качество растениеводческой продукции

В первый год после посева трав на экспериментальном участке был проведен только один укос 25 августа в связи с поздним высевом. 2005 год характеризовался как средний по влажности год с вероятностью превышения (обеспеченностью) по осадкам 63 % Наибольшая урожайность фитомассы наблюдалась в варианте с УМС — 24,6 т/га зеленой массы или 7,38 т/га сухого вещества По сравнению с контролем произошло увеличение урожайности более чем в 2 раза Урожайность в варианте с биогумусом составила 16,8 т/га зеленой массы или 5,18 т/га сухого вещества, что на 50 % больше, чем на контроле (табл 2)

Урожайность во втором году оказалась выше, чем в 2005 г На вариантах с внесением биогумуса и УМС она различалась менее чем на 4 % (10,93 и 11,34 т/га) По сравнению с контролем произошло увеличение продуктивности на 62,6% на варианте с УМС и на 68,8 % на варианте с биогумусом

Таблица 2 - Урожайность зеленой массы трав на учетных площадках (т/га)

Варианты опыта Повторности опыта Сре днее Прибавка

1 1 2 | 3

Учетные площадки на делянке (м2)

1 2 3 1 2 3 1 2 3

Контроль 9,0 9,0 15,0 16,0 15,0 9,0 11,0 14,0 5,5 11,5 -

УМС 15,0 11,0 13,0 25,0 35,0 31,0 28,0 22,0 41,5 24,6 13,1

Биогумус 10,0 4,0 11,0 25,0 23,5 18,0 25,0 18,0 21,0 16,8 5,3

НСР05=4,5

Третий год исследований (2007 год) характеризовался аномальным температурным режимом в зимний период и острой засушливостью - в летний За вегетационный период выпало 133,3 мм осадков при среднемноголетних значениях 237,0 мм, что дает основание считать этот год острозасушливым Вероятность превышения (обеспеченность) по осадкам составляет 96 % Выполненные расчеты показали, что для рассматриваемого года дефицит водопотребления составлял 214 мм. Для создания необходимого водного режима в период вегетации потребовалось проведение 8 поливов поливной нормой от 10 до 20 мм Общая оросительная

норма составила 130 мм Детальная характеристика водного режима представлена на рисунке 4.

Тинки-П (2007)

Расчетная величина оросительной нормы определялась по следующему балансовому уравнению

М = Е - Р - А\¥ ± О, (1)

где М — оросительная норма нетто, мм, Е — водопотребление сельскохозяйственных культур при оптимальном водном режиме, мм, Р — количество атмосферных осадков за вычетом потерь на сброс, мм, Д\У - используемые запасы влаги в расчетном слое почвы, мм, О - подпитка или отток из корнеобитаемого (расчетного) слоя от грунтовых вод, мм

Для расчета водопотребления многолетних трав была использована формула А И Михальцевича, разработанная для условий Беларуси

Е = 1,74 • п • Кб • <!0'4, (2)

где п - число суток в расчетном периоде, сут, Кб - биологический коэффициент, с! - среднесуточный дефицит влажности воздуха за расчетный период, мб

Расчетное значение оросительной нормы составило 1536 м3 /га, что на 15 % больше, чем фактическая оросительная норма, установленная на основе режима влажности почвы (1300 м3/га)

Наибольшая урожайность в 2007 г получена в вариантах на фоне орошения с внесением вермикомпоста (9,85 т/га) и УМС (9,16 т/га) сухого сена, а наименьшая на контроле без орошения, где урожайность составляет всего 3,3 т/га

(табл. 3). Прибавка урожая за счет орошения составила 2 т/га или 61 %, а за счет совместного действия органических удобрений и орошения 185%.

Таблица 3 - Урожайность сена кострецово-тимофеечной травосмеси, 2007 г.

Варианты опыта Укосы, т/га Всего за 2 укоса, т/га сухого вещества

1 укос (7 июня) 2 укос (8 июля)

Удобрительно-мелиорирующая смесь оо 1П 4,08 9,16

Вермикомпост 5,50 4,35 9,85

Контроль 1 с орошением 3,16 2,14 5,30

Контроль 2 без орошения 2,27 1,03 3,33

НСРо5=0,96

Проведенные автором 3-х летние исследования за динамикой урожайности многолетних трав при использовании удобрений длительного действия позволили выявить некоторые закономерности. Внесение УМС и вермикомпоста позволило существенно повысить урожайность многолетних трав. За 3 года исследований средняя урожайность сена в варианте с внесением УМС составила 9,16 т/га, в варианте с биогумусом - 8,79 т/га на контроле 2 - 5,18 т/га на фоне регулирования водного режима почв орошением (рисунок 5).

2007

Рисунок 5 — Динамика урожайности сена многолетних трав за три года исследований на участке «Тинки-И»

В процессе проведения исследований выполнены биометрические наблюдения за развитием надземной и корневой частей растений. Данные биометрических измерений, выполненных в периоды поукосной уборки, приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Характеристика густоты (шт/м2) и высоты (см) растений кострецово-

тимофеечной травосмеси по вариантам опыта 2007 г

Варианты опыта 1 укос 2 укос

густота высота густота высота

Удобрительно-мелиорирукяцая смесь 2150 107-115 2130 50-95

Вермикомпост 2200 110-120 2190 60-110

Контроль 1 с орошением 1840 75-80 1820 30-90

Контроль 2 без орошения 1580 52-55 1590 15-50

Приведенные результаты отчетливо показывают благоприятное воздействие внесенных удобрений на развитие кострецово-тимофеечной травосмеси В вариантах внесения вермикомпоста и УМС биометрические характеристики надземных частей злаков практически одинаковы В варианте контроля без орошения из-за засушливости летнего периода происходит угнетение растений уменьшается густота растений на 30-36% , высота травы на 90-100%, что подтверждает необходимость орошения в данной природной зоне в периоды напряженности климатических условий

Наиболее мощная корневая система сформировалась в вариантах внесения УМС (14,28 т/га) и вермикомпоста (14,39 т/га), масса их практически одинакова В контрольных вариантах масса корневой системы примерно в три раза меньше, а варианте без орошения корни проникают на большую глубину, что объясняется почвенной засухой

Исследования качества биомассы кострецово-тимофеечной травосмеси выполнялось по каждому варианту Полученные результаты анализов химического состава и питательной ценности сена по вариантам опыта представлены в таблице 5

Таблица 5 - Результаты анализов состава и питательной ценности кострецово-тимофеечной травосмеси (2 укос урожая 2007 г)_^_

Вариант Химический состав, % Питательность на 1 кг сена Каротин мг/кг

сухое в-во сырой протеин сырая клетчатка сырая зола корм ед (кг) обмен энергия (МДж) перевар протеин (г) Са (г) Р (г)

Удобрительно- мелиорирующая смесь 88,9 12,75 23,3 6,9 0,68 8,83 83,0 10,2 3,1 17,0

Вермикомпост 88,4 11,52 24,0 7,4 0,65 8,64 73,0 12,0 3,2 21,0

Контроль 90,1 11,3 24,0 5,9 0,67 8,88 71,0 11,7 2,5 34,0

Справочные значения, 1986 86,1 11,40 30,6 6,76 0,49 7,1 52,5 8,6 2,1 11,0

По всем рассматриваемым показателям и вариантам сено относится к первому классу Выход кормовых единиц по 2007 году в соответствии с питательной

ценностью сена (табл 5) составил для УМС 6,23 тыс к ед /га, для вермикомпоста - 6,40 на контроле - 3,35 тыс к ед /га Обменная энергия по этим вариантам соответственно равна 80,9, 85,1, 47,1 ГДж/га Полученные величина урожайности и характеристики качества кормов показывают высокую продуктивность злаковой травосмеси и эффективность применяемых органических удобрений

В пятой главе приведены результаты исследований по повышению плодородия длительно используемых почв выработанных торфяников В вариантах опыта поступление органики с вермикомпостом составило 7 т/га, с УМС - 5 т/га Кроме того, посев многолетних трав обеспечивал ежегодное поступление свежего органического вещества в виде корневой массы

Фактические значения содержания органического углерода, определенного методом Тюрина в соответствии с ГОСТ 26213-91 (2007 г), представлены в таблице 6

Таблица 6 — Фактическое содержание органического углерода в почве

(слой 0 - 20 см) %

Варианты опыта 2005 г, осень 2006 г, весна 2006 г, осень 2007 г, осень

Контроль 7,1 7,0 7,4 8,8

УМС 7,4 7,7 7,8 12,0

Вермикомпост 7,5 7,7 7,9 10,7

Как видно из таблицы, по всем вариантам, включая контроль, при возделывании многолетних трав наблюдается увеличение содержания гумуса в пахотном слое Наибольшее содержания гумуса наблюдается в варианте с УМС — 12 %, что можно объяснить высоким содержанием кальция и гуматов в составе сапропеля, как компонента УМС Наименьшее содержание в 2007 г органического углерода было на контроле с фоновым внесением минеральных удобрений - 8,8 %, что связано со снижением активности почвенной микрофлоры и, как следствие, уменьшением скорости минерализации почвенного гумуса и выноса элементов питания с урожаем Отмечается, что на второй год после внесения на вариантах с УМС и вермикомпостом произошло увеличение органического углерода на 0,2-0,3 %, а на контроле произошло некоторое его снижение. На третий год наблюдений запасы органического углерода увеличились по всем вариантам опыта Для установления тенденции гумусообразования при использовании удобрений длительного действия был составлен баланс гумуса за три года наблюдений (методика Васильева В А , Филипповой Н В , 1988) Сравнение фактических результатов определения содержания гумуса в почве и расчетных запасов подтверждают выявленную тенденцию увеличения запасов гумуса (табл 7)

Осенью 2007 года были отобраны пробы почвы и выполнены анализы на содержание подвижных форм фосфора и калия, а также на наличие аммонийного азота на всех вариантах опытно-производственного участка в Тинки-И (табл 8)

Таблица 7 - Баланс гумуса на участке «Тинки-П»

Варианты Годы | Урожай ность, т/га Начальные запасы гумуса, т/га Коэффициент минера ли-зации Потери гумуса на минерализацию, т/га Коэффициент выхода сухой массы растительных остатков Гумус из растительных остатков, т/га Поступление органики из мелиоранта, т/га Внесено гумуса, т/га Запасы гумуса после мероприятий Баланс, т/га

т/га %

Контроль 1 2007 2,27 231 0,01 2,31 0,6 0,27 0 0,27 228,96 10,4 -2,04

Контроль 2 2005 3,22 156,2 0,01 1,56 0,60 0,39 0,00 0,39 155,02 7,0 -1,18

2006 6,72 154 0,01 1,54 1,20 1,61 0,00 1,61 154,07 7,0 0,07

2007 5,3 193,6 0,01 1,94 1,20 1,27 0,00 1,27 192,94 8,8 -0,66

УМС 2005 6,89 161,7 0,01 1,62 0,60 0,83 5,00 5,83 165,91 7,5 4,21

2006 10,93 169,4 0,007 1Д9 1,20 2,62 0,00 2,62 170,84 7,8 1,44

2007 9,16 264 0,007 1,85 1,20 2,20 0,00 2,20 264,35 12,0 0,35

Верми-компост «Биогумус» 2005 4,84 163,9 0,01 1,64 0,60 0,58 7,00 7,58 169,84 7,7 5,94

2006 11,34 169,4 0,01 1,69 1,2 2,72 0 2,72 170,43 7,7 1,03

2007 9,85 235,4 0,01 2,35 и 2,36 0 2,36 235,41 10,7 0,01

Примечание Контроль 1 - вариант с орошением, Контроль 2 - вариант без орошения,

Таблица 8 - Обеспеченность почвы элементами минерального питания,

осень 2007 г

Элементы минерального питания, мг/100 г почвы Контроль с орошением Биогумус Удобрительно- мелиорирующая смесь

Подвижный фосфор ГОСТ 26207-91 0-20 см 22,79 20,76 22,37

20-40 см 20 99 19,31 20,51

Подвижный калий ГОСТ 26207-91 0-20 см 14,3 9,43 14,27

20-40 см 7,4 6,77 8,87

Аммонийный азот ГОСТ 26489-85 0-20 см 1,01 0,83 0,78

20-40 см 0,9 0,7 1,01

Наиболее сбалансированный пищевой режим почвы наблюдается на фоне внесения удобрительно-мелиорирущей смеси На варианте с биогумусом отмечено снижение подвижного калия

Для оценки динамика запасов гумуса с целью обоснования сроков и объемов внесения органических и органоминеральных удобрений воспользовались методикой, предложенной А И Головановым (Голованов, 2007)

Изменение запасов гумуса в почве описывается дифференциальным уравнением

(Ю/сИ =А -ВС, т/(гатод), С = А/В + (С0 -А/В)ехр(-ВЧ) (3)

где Оо - текущие запасы гумуса, т/га, А - образование нового гумуса за счет гумификации растительных остатков (Срает) или органических удобрений (Оорг), в том числе и сидератов, а также потери гумуса при нисходящих токах влаги (Сгфю), т/га, В - коэффициент, учитывающий потери гумуса, год"1, г - время, год

Для всех вариантов опыта по вышеприведенной модели были выполнены прогнозы запаса гумуса на 20-летний период (рис 5)

Проведенные прогнозные расчеты на 20-летний период показали, при внесении органического удобрения однократно в течение трех лет будет наблюдаться положительный баланс гумуса в пахотном слое На 20 год предполагаемые запасы гумуса должны увеличиться на 49,1 и 50,8 т/га соответственно для вариантов с УМС и вермикомпостом

В работе оценка общественной эффективности выполнялась в соответствии с «Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов мелиорации сельскохозяйственных земель (РД-АПК 3 00 01 003-03)» Для оценки дисконтированного прироста чистого дохода (ДПЧД) при применении УМС и вермикомпоста использовались приростные показатели денежного потока от инвестиционной и операционной деятельностей

350,00 300,00 250,00 _ 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00

....."' контроль —И—УМС —А— вермикомпост |

Рисунок 5 - Прогноз изменения запасов гумуса по вариантам опыта

Эколого-экономическое обоснование применение УМС и биогумуса для повышения плодородия почв показало, что дисконтированный прирост чистого дохода формируется за счет экологического эффекта от наращивания плодородия почвы, что определяет общественную эффективность При применении УМС ДПЧД составляет 11,7 тысруб/га, при использовании биогумуса 2,2 тысруб/га, что в 5 раза ниже. 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 на почвах выработанных торфяников

♦ ♦ ♦ ♦ ♦

8 10 12 14 16 18 20 годы

Выводы

1 Предложена концептуальная модель системы целенаправленных агротехнических, биологических и мелиоративных мероприятий для повышения плодородия почв выработанных торфяников, обеспечивающих постоянное поступление в почву органического вещества, создание благоприятных гидротермических условий для процесса его гумификации, повышение биологической активности почвы путем внесения микробных препаратов, стимулирование процессов гумусооб-разования

3 Обосновано применение удобрительно-мелиорирующей смеси на основе сапропеля и вермикомпоста в качестве органических удобрений длительного действия при возделывании многолетних трав на почвах выработанных торфяников, обеспечивающих повышение запаса гумуса и питательных веществ в почве

4 Установлено, что внесение в почву органических и органоминеральных удобрений один раз в три года создает условия для повышения продукционного потенциала Урожайность многолетних трав при использовании вермикомпоста «Биогумус» в среднем за три года была на 41,3 % выше, чем в контрольном варианте и составила 5,7 тыс к ед /га При применении УМС урожайность достигла 6,2 тыс к ед /га, что более чем в 1,9 раза выше, чем на контроле

5 Полученные величина урожайности и характеристики качества кормов показывают высокую продуктивность злаковой травосмеси и подтверждают эффективность применяемых удобрений Выход кормовых единиц и обменной энергии с гектара по 2007 году составил соответственно УМС - 6,23 тыс к ед /га и 80,9 ГДж/га, для вермикомпоста - 6,40 тыс к ед /га и 85,1 ГДж/га, на контроле - 3,35 тыс к ед /га и 47,1 ГДж/га

6 Показано, что 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 0,2-0,3 % по сравнению с контролем На второй год последействия разница между содержанием гумуса в почве на вариантах с верми-компостом и УМС была не существенна (7,9 и 7,8 % соответственно) На третий год наблюдений наибольшее содержание гумуса обнаружено в варианте с УМС -12 %, что на 36 % больше, чем на контроле

7 Рекомендуется на фоне осушения проведение увлажнительных поливов дождеванием в критические климатические периоды нормой 10-15 мм для формирования благоприятного водного режима почвы, обеспечивающего создание в корнеобитаемом слое влажности 0,8-1,0 НВ

8 В вариантах внесения вермикомпоста и УМС биометрические характеристики надземных частей злаков практически одинаковы В контрольном варианте без орошения происходит угнетение растений, уменьшается густота на 30-36 %, высота травы на 90-100 % Наиболее мощная корневая система сформировалась в варианте внесения УМС 14,28 т/га и вермикомпоста 14,39 т/га

9 Рассчитана экономическая эффективность применения как удобрительно-мелиорирующей смеси, так и вермикомпоста «Биогумус» Дисконтированный прирост чистого дохода положителен в обоих вариантах Однако, в варианте с применением УМС этот показатель выше почти в два раза, чем при использовании вермикомпоста и соответственно составляет 11729,30 и 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 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

С 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 Поливная норма 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 мониторинг за состоянием почв и растениеводческой продукции

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1 Перегудов С В Исследование ресурсосберегающего режима комплексной мелиорации аллювиальных почв /Пыленок П И, Сидоров И В , Сельмен В Н, Ершова Г И , Халамцев И А , Родькина В Н, Перегудов С В , Ситников А В // Сборник научных трудов, посвященный 50-летнему юбилею Мещерского филиала ВНИИГиМ «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» — Рязань, 2004, с 99-103

2 Перегудов С В Использование биогумуса и удобрительно-мелиорирующей смеси для повышения плодородия длительно используемых почв выработанных торфяников /Кирейчева Л В , Евсенкин К Н, Перегудов С В , Яшин В М // Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции «Вермикомпостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке проблемы, перспективы, достижения» - Минск, 2007, с 142-144

3 Перегудов С В Природоохранная роль органо-минеральных удобрений на почвах выработанных торфяников /Белова И В , Евсенкин К Н, Перегудов С В // Материалы юбилейной Международной научно-практической конференции «Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования» - М , 2007 - с 17-22, том II

4 Перегудов С В Повышение плодородия длительно используемых торфяных почв// Агрохимический вестник 2007 № 5 с 34-35

Подписано к печати ^^ Заказ ^ Тираж Ж* шт

ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии 127550, Москва, ул Б Академическая, 44

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Перегудов, Сергей Викторович

Введение. Общая характеристика работы

Глава 1 Проблема поддержания и целенаправленного 9 регулирования почвенного плодородия

1.1 Органическое вещество почвы и его роль в 13 гумусообразовании

1.2 Влияние многолетних трав на гумусовое состоянии почв

1.3 Основные направления регулирования гумусового 31 состояния длительно используемых почв выработанных торфяников

Выводы по главе

Глава 2 Характеристика торфяных почв и почв выработанных 38 торфяников Мещерской низменности. Выбор объекта исследований

2.1 Краткая хар актеристика Рязанской Мещеры

2.2 Описание торфяных почв и почв выработанных торфяников

2.3 Описание объекта исследований и обоснование его 48 типичности

Выводы по главе

Глава 3 Методика проведения исследований на опытно- 60 производственном участке Тинки- II

3.1 Характеристика вермикомпоста и удобрительно- 60 мелиорирующей смеси как удобрений длительного действия

3.2 Описание вариантов опыта и оборудование участка

3.3 Методики проведения исследований

3.4 Биометрические исследования сельскохозяйственных 71 культур и определение качества продукции

Выводы по главе

Глава 4 Результаты исследования эффективности использования удобрительно-мелиорирующей смеси и вермикомпоста для повышения урожайности и качества растениеводческой продукции

4.1 Динамика урожайности многолетних трав для различных 74 вариантов опыта

4.2 Изучение режима влажности почвы и методика назначения 81 норм и сроков полива

4.3 Биометрические показатели и качество многолетних трав 88 Выводы по главе

Глава 5 Повышение плодородия деградированных длительно 100 используемых почв выработанных торфяников Мещерской низменности

5.1 Изменение содержания гумуса в почве выработанных 100 торфяников при использовании удобрений длительного действия

5.2 Прогноз запасов гумуса при внесении удобрений 105 длительного действия

5.3 Эколого-экономическое обоснование применения 110 вермикомпоста «Биогумус» и УМС для повышения почвенного плодородия

5.4 Рекомендации по повышению плодородия деградированных 115 торфяных почв

Выводы по главе

Выводы

Рекомендации производству

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "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 28168-89. Для определения водно-физических свойств почв использовались стандартные методики. Содержание органического углерода оценивалось по методу Тюрина, определение рН проводилось в соответствии с ГОСТом 26483-85, содержание подвижных форм фосфора и калия - по ГОСТу 26207-91, содержание общего азота - по Кьельдалю, аммонийного азота - по ГОСТу 26489-85, величина гидролитической кислотности - по ГОСТу 26212-91.

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, сырой золы) и питательность кормов (содержание кормовых единиц, обменной энергии, перевариемого протеина, кальция, фосфора и каротина) в соответствии с ГОСТами 13496.4-93, 13496.2-91, 26226-95, 26570-95, 26657-97, 13496.17-95, 13496.3-92;

-содержание тяжелых металлов (свинца, кадмия, меди и цинка) в соответствии с ГОСТом 30692-2000.

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 автора. Теоретические 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.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Перегудов, Сергей Викторович

Выводы:

1) По зольности (не выше 25%) и кислотности (рНсол. не менее 4.6) торф можно использовать для улучшения почв, с предварительной естественной сушкой до оптимальной влажности ГОСТ Р 51661.3-200.

2) Торф так же пригоден для приготовления компостов, ГОСТ Р 51661.1-2000.

Директор

А. А.Мудров

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ТОРФА Рязанской области, Рязанского района, с. Марьино-Ласково поле № 5, площадь- 44 га

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Перегудов, Сергей Викторович, Москва

1. Авдеев Л.Б., Ахтель Т.Н. Создание устойчивых злаково-бобовых агрофитоценозов на мелиорированных минеральных почвах/ Доклады международной научно-практической конференции «Повышение эффективности мелиорации сельскохозяйственных земель». - Минск, 2005.

2. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивноландшафтных систем земледелия и агротехнологий. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005.

3. Агрохимическая характеристика почв сельскохозяйственных угодийРоссийской Федерации (по состоянию на 1 января 2003 г.). - Изд. ВНИИА, 2004.- 171 с.

4. Адаптивно-ландшафтная система земледелия Рязанской областиМОДЕЛЬ X X I СТОЛЕТИЯ / Под общ. ред. Я. Полянского - Рязань, 2000.

5. Андреев СИ., Еремин А. Как стабилизировать плодородие почвы.НИИ сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны// АГРО XXI . 2001.№ 1.

6. Анненская и др. Ландшафты Рязанской Мещеры и возможности их освоения. - М.: Изд. МГУ, 1983.

7. Бакланов A . M . Агроэкологические аспекты возделывания кормовых изернофуражных культур на осушаемых землях. - Минск, 2005.

8. Белова И.В. Повышение экологической устойчивости агроландшафтовкомплексными мелиорациями. - Автореферат дис. на соискание ученой степени к.т.н. - М . , 2005.

9. Бузмаков В.В., Медведев А.В., Трушников Л.Г. Землепользование иэкология/ Российская академия естественных наук им. В.И.Вернадского. Институт переподготовки и повышения квалификации кадров АПК. - Киров, 2003. -207 с.

10. Вайварс ЯЛ. Увеличение урожайности многолетних трав - важное инеотложное мероприятие в повышении плодородия пашни. - Рига, 1985.

11. Васильев В.А., Филиппова Н.В. Справочник по органическим удобрениям. - М . : Росагропромиздат, 1988.-255 с.

12. Вильяме В.Р. Перегной/ Техническая энциклопедия. - М.: 1932.с.110-113, том 16.

13. Волкогон В.В. и др. Новые биологические препараты для земледелия/Материалы II Международной научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2004. - с.210-211.

14. Воробьев А. Севообороты интенсивного земледелия. - М.: Колос,1979.

15. Гоготов И.Н. Роль биоудобрений в плодородии почв/ Материалы IIМеждународной научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2004. - с.139-141.

16. Голованов и др. Природообустройство/ Подредакцией А.И. Голованова. - М.: «КолосС», 2006. - 128 с.

17. Головков А.М. и др. Рекультивация загрязненных и нарушенных почвс помощью биогумуса/ Материалы II Международной научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2004. - с.242243.

18. ГОСТ 10243-2000 Сено. Технические условия.

19. ГОСТ 26207-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфораи калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО.

20. ГОСТ 26212-91 Почвы. Определение гидролитической кислотности пометоду Каппена в модификации ЦИНАО.

21. ГОСТ 26213-91 Почвы. Методы определения органического вещества.

22. ГОСТ 26483-85 Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО.

23. ГОСТ 28168-89 Почвы. Отбор проб.

24. ГОСТ 4808-87 Сено. Технические условия.

25. Доспехов Б.А. Методика проведения полевого опыта. - М.: «Колос»,1973.- 336 с.

26. Дудкин В.М. и др. Эффективность севооборотов и направления их совершенствования. Агроэкологические принципы земледелия. - М.: Колос, 1993.

27. Евсенкин К.Н. Методы снижения загрязнения мелиорируемого агроландшафта азотосодержащими веществами. - Автореферат дис. на соискание ученой степени к.т.н./ ВНИИГиМ им. Костякова. - М., 2003.

28. Ежегодный доклад «Состояние и меры по развитию АПК и рыболовства Р Ф » . - М . , 2005.

29. Еськов А.И. и др. Агроэкологические аспекты производства и применения вермикомпостов/ Материалы II Международной научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2004. - с. 131133.

30. Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формированиипочв. - М.: Изд. МГУ, 1998.

31. Зезюков Н.И. и др. Роль многолетних трав в повышении плодородиячерноземов. // Кормопроизводство.2000. № 7.

32. Игонин A . M . Дождевые черви. - Ковров: ООО НПО «Маштекс», 2002.192с.

33. Ильинский A .B . Очистка и детоксикация оподзоленных и выщелоченных черноземов, загрязненных тяжелыми металлами (на примере Рязанской области). - Автореферат дис. на соискание ученой степени к.с.-х.н. - М., 2003.

34. Кабанов М.М., Просяников Е.В., Осмоловский В.В. Влияние копролита на продуктивность и качество зерна озимой пшеницы/ Материалы II Международной научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2004. - с. 160-170.

35. Касатинов В.А. и др. К вопросу о влиянии вермикомпостированияосадков сточных вод на их агроэкологические свойства// Плодородие. 2006. № 6.-С.34-37.

36. Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Сапропели: состав, свойтсва, применение. - М.: Изд-во «РОМА», 1998. - 120с.

37. Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Удобрительно-мелиорирующие смесина основе сапропелей// Плодородие. 2004. № 4. - с. 26-28.

38. Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Повышение плодородия почв на основевнесения сапропелей// Вестник РАСХН. 2005. № 5. - с. 37-40.

39. Кирейчева Л.В., Мажайский Ю.А., Ильинский A . B . Агромелиоративные мероприятия по реабилитации черноземов, загрязненных тяжелыми металлами:- Наукоемкие технологии в мелиорации/ Материалы международной конференции. - М.: Изд. ВНИИА, 2005. - с. 38-42.

40. Классификация почв России от 1997 г. - http://soils.narod.ru.

41. Кобзин А.Г Адаптивные технологии создания сеяных сенокосов и пастбищ на мелиорируемых землях Нечерноземной зоны РФ. - Автореферат дис. на соискание ученой степени д.с.-х.н.- Санкт-Петербург - Пушкин, 2007.

42. Ковалев Н.Г. и др. Традиционные органические удобрения и КМН намелиорированных почвах Нечерноземья. - Тверь: Чу До, 2003.

43. Конин С. Вермикультура и бизнес/ Материалы П Международнойнаучно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». Владимир, 2004. - с. 138.

44. Концепция рационального использования торфяных ресурсов России(проект) / под ред. Инишевой Л.И. - Томск: ЦНТИ, 2003. - 60 с.

45. Костычев П.А. Почвы Черноземной области России, их происхождение, состав и свойства. СПб, 1885. Избранные труды. - М.: Изд-во АНСССР, 1951.

46. Коржаков СИ. , Трофимова Т.И. Многолетние травы - важный факторповышения почвенного плодородия// Arpo XXI . 2003/2004. № 7-13.

47. Крештапова В.Н. Генетические особенности и оценка плодородия выработанных торфяников России/ Доклады международной научнопрактической конференции «Повышение эффективности мелиорации сельскохозяйственных земель». - Минск, 2005.

48. Кулаковская Т.В. Накопление тяжелых металлов в кормовых и малораспространенных растениях. - Минск: Институт мелиорации, 2007.

49. Лесько В.А. Продуктивность культурных сенокосов и пастбиш; со злаковыми и бобово-злаковыми травостоями. - Минск: Институт мелиорации, 2007.

50. Лихацевич А.П. Дождевание сельскохозяйственных культур:- Основырежима при неустойчивой естественной влагообеспеченности. - Минск: Бел. наука, 2005.

51. Лозе Ж., Матье К. Толковый словарь по почвоведению. М.: «Мир»,1998.-398 с.

52. Лопотко М.З., Евдокимова Г.А. Сапропели и продукты на их основе.Минск: Наука и техника, 1986. - 191с.

53. Лученок Л.Н., Юрко Л.А. Способы повышения продуктивности многолетних трав/ Доклады международной научно-практической конференции «Повышение эффективности мелиорации сельскохозяйственных земель». Минск, 2005.

54. Мажайский Ю.А., Желязко В.И. Экологические аспекты мелиорацииземель юга Нечерноземья. - М.: Изд-во Московского университета, 2003. 319с.

55. Маслов Б.С., Минаев И.В. Мелиорация и охрана природы. - М.: Россельхозиздат, 1985.

56. Маслов B.C., Минаев И.В. Осушительные системы X X I века. - М.,1999.-80 с.

57. Мееровский A.C. , Семенченко A . B . Роль адаптивного земледелия вповышении продуктивности и сохранения торфяных почв (Приемы адаптивного земледелия на осушенных торфяных почвах). - М., 2003.

58. Мелиоративная энциклопедия. ФГНУ «Росинформагротех». - М.,2004.Том 2.

59. Мерзлая Т.Е. Методика и результаты исследований эффективностикомпостов и вермикомпостов/ Материалы II Международной научнопрактической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2004.-С.150-154.

60. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов мелиорации сельскохозяйственных земель. РД-АПК 3.00.01.00303.

61. Методические указания по проведению комплексного мониторингаплодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ФГНУ "Ро127 синформагротех", 2003.

62. Минеральный состав кормов по экологическим районам РФ (Справочник), ЦИНАО - М., 1995. - 135 с.

63. Никитин И.С., Панов Е.П., Родин К.И. Мелиорация земель Мещерскойнизменности. - М.: Моск. рабочий, Рязан. отд-ие, 1986. - 208 с.

64. Орошение: Справочник/ Под редакцией Б.Б. Шумакова. - М.: Колос,1999.

65. Павлова М.Д. Практикум по агрометеорологии. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1984.

66. Перегудов С В . Повышение плодородия длительно используемыхторфяных почв// Агрохимический вестник. 2007. .Чо 5.

67. Проблемы деградации, охраны и восстановления продуктивностисельскохозяйственных земель России. - РАСХН, Изд. ВНИИА, 2007.

68. Пыленок П.И., Сидоров И.В. Природоохранные мелиоративные режимы и технологии. - М.: Россельхозакадемия, 2004. - 323 с.

69. Пыленок П.И. Природоохранные режимы и технологии мелиорациипереувлажненных сельскохозяйственных земель. - Автореферат дне. на соискание ученой степени д.т.н. - М . , 2005.

70. Разумейко В.А. Формирование и продуктивность агроценозов козлятника восточного и костреца безостого при различных способах посева. - Автореферат дне. на соискание ученой степени к.с.-х.н. - М., 2007.

71. Руководство по длительному сельскохозяйственному использованиюосушаемых торфяных почв Нечерноземной зоны РФ. - М.: ГУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», 1999. - 98 с.

72. Самойлова Е.М., Сизов А.П., Яковченко В.П. Органическое веществопочв черноземной зоны. - Киев: Наукова думка, 1990. - 118 с.

73. Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации/ Под ред А.П.Лихацевича. - Минск: Тэхналог1я, 2000. - с.436.

74. Состояние и меры по развитию агропромышленного комплекса и рыболовства Российской Федерации. Ежегодный доклад за 2004 г. - М., 2005.

75. Сычев В.Г. Бюллетень Географической сети опытов с удобрениями.М.: ВНИИА, 2000.

76. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия. - М.: Колос,2002.

77. Справочник по сенокосам и пастбищам. - М.: Агпромиздат, 1986.335 с.

78. Справочник. Состав и питательность кормов (союзные республики,экологические районы РФ)/ Под ред. И.С. Шумилина. - М.: Агропромиздат, 1986.-303 с.

79. Тарановская М.Г. Методы изучения корневых систем. - М.: Сельхозгиз, 1957.

80. Терещук B.C. Влияние насыщения минеральными удобрениями торфонавозосоломистых и сапропеленавозосоломистых компостов на жизнеспособность семян сорных растений// Защита растений. Сборник научных трудов. Выпуск 19/23. - Минск, 2000.

81. Титов И.Н., Ильин Е.А., Ефремов A .A . Эффективность примененияоргано-минеральных удобрений при выращивании сахарной свеклы.- Минск, 2007.

82. Трусов А.Г. Материалы к 2 изучению почвенного гумуса. Процессыобразования «гуминовой» кислоты. - Петербург, 1917. - 126 с.

83. Туев H.A. Микробиологические процессы гумусообразования. - М.ВО: Агропромиздат, 1989.

84. Турапин С. Мобильные комплекты для полива мелкоконтурных участков// Мелиорация и водное хозяйство. 2006. № 5. - с.49-50

85. Тюрин И.В. Органическое вещество почвы и его роль в почвообразовании и плодородии. Учение о почвенном гумусе. - М.: Сельхозизд, 1937. 287с.

86. Ульянова O.A. Оценка действия вермикомпоста на плодородие почвыи продуктивность роста. - Минск, 2007. - с. 145-147.

87. Физический энциклопедический словарь. - М.: Государственное научное издательство «Современная энциклопедия», 1960, том 1, 664с.

88. Хохлова О.Б. Повышение плодородия малопродуктивных и деградированных почв удобрительно-мелиорирующими смесями на основе сапропелей. - Автореферат на соискание ученой степени д.с.-х.н. - М., 2007.

89. Цивенко И.А. Влияние многолетних трав на окультуривание дерновоподзолистых суглинистой почвы// Почвоведение. 1979. № 8.

90. Kruberg R. Vermikomposting in Estonia: the state and perspective/ Доклады международной научно-практической конференции «Мелиорация сельскохозяйственных земель в X X I веке: проблемы и перспективы». - Минск, 2007. с.15-17.

91. Sultan А. Ismail, Sundaravadivel S., Jadan М. Reddy at all. Sodic soil reclamation - Bioremediatin through vermitech/ Материалы II Международной науч130 но-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2004. - с.239-240.

92. Отчет МФ ВНИИГиМ о НИР по теме 12.03.05 «Разработать научнометодические основы обеспечения экологической сохранности торфяноболотных почв при мелиоративной деятельности в условиях Мещерской низменности». - Рязань, 2004.