Формирование физико-химических свойств пахотных почв лесостепи центрального Черноземья и пути их регулирования

Исследование закономерности пространственной изменчивости физико-химических и других свойств почв. Роль абиотических факторов в формировании гумусного состояния пахотных почв Курской области. Алгоритм определения оптимальных доз Са-содержащих мелиорантов.
Краткое сожержание материала:

4

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Специальность 03.02.13 - почвоведение

ФОРМИРОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПАХОТНЫХ ПОЧВ ЛЕСОСТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ И ПУТИ ИХ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧУЯН Олег Геннадьевич

Воронеж - 2010

Диссертационная работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии

(ВНИИЗ и ЗПЭ)

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Шеин Евгений Викторович

доктор биологических наук, профессор Надежкин Сергей Михайлович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Стифеев Анатолий Иванович

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

Защита состоится “ 19 ” ноября 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.038.02 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская пл., 1.

Тел: (4732) 208-577; E-mail: libreh@mail.ru

С дсертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан “___” ______________ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, Л.И. Брехова

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Плодородие почв в лесостепи Центрального Черноземья во многом определяется кислотно-основными свойствами. В Курской области более половины пахотных угодий (60,4%) имеют в разной степени кислую реакцию среды, из них средне- и сильнокислых, требующих первоочередного известкования, 353 тыс. га. При этом за последние годы площади кислых почв увеличились на 0,6 %.

Переход земледелия на ландшафтную основу (Володин, Здоровцов, 1999; Каштанов, Щербаков, Черкасов, 2001) и, в перспективе, развитие технологий точного земледелия предполагает учет своеобразия каждого рабочего участка. При этом дифференцированный подход предопределяет учет как постоянно действующих в агроландшафте факторов и на их основе генетически обусловленных свойств почв, так и антропогенную составляющую изменений этих свойств. Это делает особенно актуальным установление закономерностей формирования физико-химических свойств почв в форме математических уравнений, простая полуэмпирическая форма которых делает их доступными для широкого научного и практического использования в системе регулирования режима функционирования агроэкосистем.

Цель исследований: изучить закономерности формирования физико-химических свойств пахотных почв в условиях лесостепи ЦЧЗ.

Задачи.

1. Определить место и значимость кислотно- основных свойств почв в системе оценок плодородия почв лесостепи Центрального Черноземья.

2. Исследовать закономерности пространственной изменчивости физико-химических и других свойств почв.

3. Выявить роль абиотических факторов в формировании гумусного состояния пахотных почв Курской области.

4. Исследовать закономерности и количественные взаимосвязи между величинами емкости катионного обмена, суммой обменно-поглощенных оснований, гидролитической кислотностью и рН пахотных почв основных зональных типов - черноземов и серых лесных почв.

5. Разработать алгоритм определения оптимальных доз Са- содержащих мелиорантов.

6. Исследовать взаимосвязь твердой и жидкой фаз почв.

7. Разработать методические подходы к оценке изменений кислотности почв в зависимости от агроэкологических условий и агротехнических факторов.

Защищаемые положения.

1. Генетически обусловленная кислотность является одним из ведущих факторов плодородия пахотных почв лесостепи ЦЧЗ.

2. Пространственное варьирование физико-химических и других свойств почв является закономерным и генетически обусловленным свойством почвенного покрова, определяющим характер пространственной дифференциации растительного покрова.

3. Гумусное состояние пахотных почв лесостепи ЦЧЗ во многом определяется совокупностью абиотических факторов, включающих и кислотность почв.

4. Почвенный поглощающий комплекс и катионообменные свойства почв зависят от совокупности экстенсивных и интенсивных факторов, к которым относятся гранулометрический состав, содержание гумуса и кислотность почв (рН).

5. Кислотно-основное состояние почв определяется климатом и свойствами твердой фазы .

6. Поддерживающее известкование чернозема типичного является важным фактором оптимизации свойств почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

7. Изменение кислотности пахотных почв связано с комплексом агротехнических факторов, обусловливающих баланс оснований.

Научная новизна исследований.

На основе системно-аналитического подхода проведены исследования зонально-провинциального аспекта проблемы влияния агроэкологических факторов на формирование физико-химических свойств пахотных почв в условиях лесостепи Центрально-Чернозёмной зоны.

1. Разработан алгоритм аналитической поддержки при выборе приоритетных мероприятий для конкретного участка или выборе приоритетных участков для осуществления конкретных мелиораций на основе расчета потенциала оптимизации регулируемого свойства почвы с учетом обеспеченности другими факторами плодородия.

2. Установлена закономерная периодичность как морфометрических данных почвенного профиля чернозема типичного, так и агрохимических свойств пахотного горизонта, при этом почвенный и растительный покров имеют единые величины пространственной дифференциации.

3. Для условий Курской области выявлена роль абиотических факторов в формировании гумусного состояния почв. Содержание гумуса в пахотных почвах зависит от их гранулометрического состава, гидротермических условий и кислотно- основного состояния почвенной среды.

4. Предложено формальное описание взаимосвязи физико-химических свойств исследованных почв на основе общепринятых величин, характеризующих катионообменные свойства почв, а также разработаных дополнительных показателей (модуль катионообменной емкости почв, М; точка условного насыщения ППК, рН_Н; показатель удельной дифференциальной емкости, ф).

5. Для почв, не содержащих карбонатов, предложены расчетные (по исходным физико-химическим свойствам) коэффициенты буферности в щелочном и кислотном интервале на основе величины модуля катионообменной емкости и показателя удельной дифференциальной емкости .

6. Разработан расчетный способ определения доз Са- содержащих мелиорантов для кислых почв ЦЧЗ, учитывающий буферность почв в зависимости от их физико-химических свойств. Проведена группировка почв районов Курской области по приоритету нуждаемости их в известковании.

7. Впервые обоснована концепция формирования кислотно-основного статуса почв (КОСП), представляющего собой динамическое равновесие в характере перераспределения оснований между почвенными фазами и их миграцией, что определяет уровни устанавливающихся интервалов величин рН в зависимости от климатических условий и свойств твердой фазы почв.

8. Впервые для условий ЦЧЗ предложены алгоритмы оценки изменений кислотности пахотных почв на основе баланса оснований и изменений гидротермического режима.

Практическая значимость работы.

1. Предложенный способ определения приоритета и очередности проведения комплексных и конкретных мелиораций по регулируемым свойствам почв может найти применение в системах поддержки принятия решений для разного уровня административного управления по регулированию плодородия почв с целью рационального использования ресурсов земледелия.

2. Установление закономерностей пространственного варьирования свойств почв служит совершенствованию методических основ проведения почвенно-агрохимического обследования и его использования в системах точного земледелия.

3. Модели расчета величин физико-химических показателей и их изменений, а также оценка буферности почв являются основой для дифференцированной химической мелиорации кислых почв.

4. Прогноз изменения кислотности п...