Экологические аспекты повышения устойчивости и восстановления плодородия деградированных осушенных земель

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВНИИГиМ

РГАТУ

ВНИИ «АгроЭкоИнформ»

Экологические аспекты повышения устойчивости и восстановления плодородия деградированных осушенных земель

Евсенкин К.Н., Ильинский А.В., Виноградов Д.В., Гогмачадзе Г.Д.

Рязань

Аннотация

В работе представлено обоснование применения нового органоминерального мелиоранта, основой состава которого является полова (отходы семяочистительного производства злаковых или бобовых семян трав) для повышения экологической устойчивости и восстановления плодородия деградированных длительно используемых осушенных торфяных почв. Исходные требования применения нового мелиоранта предназначены для специалистов мелиоративных, научно-исследовательских и проектных институтов.

Ключевые слова: биологический круговорот, восстановление почв, ДЕГРАДАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС, ИСХОДНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, МЕЛИОРАЦИЯ, ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ, ОСУШЕННЫЕ ТОРФЯНЫЕ ПОЧВЫ, ПОЛОВА, ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ПЛОДОРОДИЕ, ПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЧВ, ТОРФЯНИКИ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Введение

В связи с тем, что большая часть сельскохозяйственных угодий Нечернозёмной зоны Российской Федерации расположена в районах избыточного и неустойчивого увлажнения, данная территория характеризуется пониженной биологической продуктивностью земель [2, 19]. Как показала практика, в настоящее время на построенных полвека назад мелиоративных (осушительных) системах, несмотря на активно проводимые в 80-ые годы 20-го века работы по их реконструкции, наблюдаются отклонения параметров мелиоративных режимов от проектных норм, что является одной из ключевых причин низкой эффективности осушенных земель.

Многолетнее интенсивное использование осушенных земель (особенно торфяных) привело к сработке торфа, снижению в почвах органического вещества, трансформации их водно-физических, агрохимических и биологических свойств, снижению плодородия, а, следовательно, к их деградации и потере экологической устойчивости [1, 2, 4, 20]. Становится очевидным, что для стабилизации экологической устойчивости и повышения продуктивности мелиорированных и подверженных техногенезу земель необходимо регулирование питательного режима почв [15, 16, 17, 18, 21, 22].

Предлагаемые исходные эколого-мелиоративные требования направлены на решение проблемы повышения экологической устойчивости и продуктивности деградированных осушенных почв земель сельскохозяйственного назначения.

Основная часть

Торфяные почвы при длительном использовании и под действием осушения трансформируются до органо-минерального агрозема. Сработка торфяной почвы сопровождается ростом зольности, объемной массы пахотного горизонта, снижением полной влагоемкости, валовых запасов азота, фосфора и калия. Так, содержание запасов азота в органно-минеральной почве, образовавшейся на конечной стадии сработки торфяной почвы, может быть в 5 раз ниже, а влагоемкость в 6 раз меньше, чем почва имела в начальный период осушения. Сработанные торфяные почвы, в основном, имеют кислую реакцию почвенного раствора, по содержанию подвижных соединений фосфора и калия эти почвы относятся к слабообеспеченным, их наличие зависит от применяемых норм фосфорно-калийных удобрений [1, 3, 4].

По гранулометрическому составу сработанные перегнойно-минеральные почвы (агроземы) относятся к рыхло- и связнопесчаным. Например, в Мещерском Полесье преобладающей фракцией является мелкий песок (0,25-0,01 мм), иногда средний (0,5-0,25 мм). Сработанные торфяные почвы экологически неустойчивы, в большей степени подвержены ветровой и водной эрозии, а также минерализации органического вещества торфа [2]. Такие почвы характеризуются незначительным содержанием микроэлементов в пахотном горизонте (меди - от 1,3 до 3,4 мг; марганца - от 37,5 до 67,5 мг; молибдена - от 0,33 до 0,65 мг; кобальта - от 0,15 до 0,27 мг на 100 г почвы) [2]. Оптимальное развитие культурных растений возможно только при условиях, создаваемых благоприятным сочетанием основных факторов их жизни: освещённостью, температурой окружающей среды, содержанием в почве влаги и доступных элементов питания. Совокупность процессов взаимодействия растений с физическими, химическими и биологическими факторами окружающей среды определяет их рост, развитие и продуктивность. Рост и развитие сельскохозяйственных культур во многом зависят от того, как складываются соотношения между процессами почвенного питания и водного обеспечения. Основным показателем оптимальности условий является обеспечение необходимого энерго- и массообмена между растениями и средой их обитания.

Особенностью профиля сработанных почв является то, что они полностью утратили характеристики исходной торфяной почвы. Их продуктивность и уровень плодородия определяются, главным образом, гранулометрическим составом подстилающей породы, на которой они формируются, остаточными запасами органического вещества и состоянием водного режима. В условиях Мещерского полесья сработанные торфяные почвы характеризуются, в основном, песчаным гранулометрическим составом с неудовлетворительными водно-физическими и агротехническими свойствами. По своему потенциальному плодородию эти почвы требуют целого комплекса эколого-мелиоративных мероприятий, направленных на восполнение остаточных запасов органического вещества и создание оптимальных условий для пищевого режима. Образовавшиеся в результате сработки антропогенные почвы (агроземы) в условиях Мещерской низменности, в основном, характеризуются песчаным гранулометрическим составом с неудовлетворительными водно-физическими и агрохимическими свойствами (уменьшением валовых запасов азота, фосфора, калия), что является ключевым фактором в необходимости использования инновационных комплексных органоминеральных удобрений пролонгированного действия и внедрения современных эколого-мелиоративных технологий по восстановлению экологической устойчивости и повышению плодородия таких земель. По своему потенциальному плодородию сработанные торфяные почвы значительно ниже торфяных и приближаются к дерново-подзолистым легкого гранулометрического состава. Активизация деградационных процессов осушенных торфяных почв, помимо оптимизации водного режима почв, свидетельствует о необходимости восполнения дефицита органического вещества, а также микро- и макроэлементов.

Исходные требования к эколого-мелиоративным приемам, направленным на обеспечение оптимального развития сельскохозяйственных культур, можно сформулировать следующим образом:

- необходимость создания и поддержания оптимального содержания гумуса и доступных форм основных элементов питания, достаточной концентрации микроэлементов, близкой к нейтральной реакции почвенного раствора, достаточной насыщенности почвенно-поглощающего комплекса обменными катионами;

- необходимость создания и поддержания оптимальной плотности и порозности, обеспечивающих нормальную аэрацию почвы, впитывающей и водоудерживающей способности почвы;

- необходимость создания и поддержания оптимального уровня биологической активности полезных микроорганизмов, обусловливающих процессы гумификации и мобилизации элементов питания в доступные для растений формы.

Становится очевидным, что определяющим источником улучшения пищевого режима деградированных мелиорированных земель является комплексное использование органических и минеральных удобрений с комбинированным использованием микроэлементов в виде многофункциональных комплексных органоминеральных мелиорантов на основе компостов.

Источником пополнения запасов гумуса в почве являются любые формы органических удобрений. В качестве органических удобрений можно использовать навоз, торф, сапропель и компосты. Для приготовления компостов обычно используются местные компоненты: солома, сидериты, другие растительные остатки, ил, отходы производства (например, полова, которая накапливается на семяочистительных заводах) [8, 9]. Многофункциональные комплексные органоминеральные мелиоранты на основе компостов оказывают существенное влияние на улучшение агрономических свойств деградированных мелиорированных земель и повышение их продукционного потенциала [5, 6, 7]. Предложен удобрительный мелиорант на основе половы (отхода семяочистительного завода семян многолетних трав). Состав удобрительного мелиоранта следующий: полова - 50%, навоз - 15%, торф низинный хорошо разложившийся - 30%, минеральные удобрения и известь - 5%, медь - из расчета 25 кг медного купороса на гектар под зерновые культуры.

Агрохимическая характеристика удобрительного мелиоранта по сравнению с другими видами органических удобрений приведена в таблице 1. органоминеральный мелиорант торфяной почва

По данным таблицы 1 видно, что удобрительный мелиорант по своим агрохимическим свойствам значительно превосходит такие органические удобрения, как торф и навоз. Разработанное комплексное органоминеральное удобрение обеспечивает наилучшие агрохимические показатели плодородия в почве согласно требованиям сельскохозяйственных культур к питательному режиму. Как показали многолетние полевые опыты, выполненные на базе МФ ФГБНУ ВНИИГиМ, наиболее эффективная доза внесения удобрительного мелиоранта составляет 60 т/га [10, 11, 12, 13, 14].

Таблица 1. Агрохимическая характеристика удобрительного мелиоранта по сравнению с другими видами органических удобрений [7]

Результаты и выводы

Основными факторами, негативно влияющими на плодородие почв и получение высокого урожая на сработанных торфяных почвах, являются: низкое содержание органического вещества и неудовлетворительный пищевой режим.

Положительно зарекомендовал себя удобрительный мелиорант, основными компонентами которого являются: полова, навоз, торф, минеральные и микроудобрения и известь. Удобрительная ценность его заключается в наличии основных необходимых растениям агрохимических показателей (питательных веществ). Ориентировочно наиболее экономически эффективная доза его внесения под зерновые и однолетние кормовые культуры - 40-60 т на один гектар, технология его внесения зависит от биологических особенностей сельскохозяйственных культур, сроков их посадки или сева.

Список использованных источников

1. Крештанова В.Н. Генетические особенности и оценка плодородия выработанных торфяников России // Повышение эффективности мелиорации сельскохозяйственных земель. Докл. Межд. научн.-практ. конфер. - Минск. - 2005. - С. 178-179.

2. Томин Ю.А., Гулюк Г.Г., Пожогин Ю.П., Дакукина А.Б. Проблема использования торфяных почв в сельскохозяйственном производстве // Экологические аспекты мелиорации земель юга Нечерноземья. - Изд-во МГУ. - 2003. - С. 232-236.

3. Ильинский А.В., Виноградов Д.В., Балабко П.Н. Некоторые аспекты обоснования системы комплексного контроля при проведении мероприятий по реабилитации техногенно загрязнённых земель // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П. А. Костычева. - 2015, № 4 (28). - С. 10-15.

4. Емельянова И.М., Кащенко Т.Д., Малышева Г.А. Технологические схемы по окультуриванию и использованию выработанных торфяников в Ленинградской области. - Л. - 1979. - С. 164.

5. Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Повышение плодородия почв на основе внесения сапропелей // Вестник РАСХН. - 2005, №5. - С. 37-40.

6. Кирейчева Л.В., Хохлова О.Б. Удобрительно-мелиорирующие смеси на основе сапропелей // Плодородие. - 2004, №4. - С. 26-28.

7. Евсенкин К.Н., Перегудов С.В., Нефедов А.В., Иванникова Н.А. Эффективность удобрительного мелиоранта на повышение плодородия сработанных торфяных почв // Научные и технологические подходы в развитии аграрной науки под ред. В.П. Зволинского и др. - М.: Издательство «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук». - 2015. - С. 269.

8. Патент на изобретение № 2286321. Способ приготовления удобрительно-мелиорирующей смеси на основе карбонатного сапропеля / Кирейчева Л.В. Хохлова О.Б.// опубликовано 27.10.2006, Бюл. № 30.

9. Кирейчева Л.В., Яшин В.М., Томин Ю.А., Перегудов С.В., Евсенкин К.Н. Агромелиоративные приёмы повышения эффективного плодородия длительно используемых торфяных почв // Сб. научных трудов, вып. 4. - Рязань. - 2010. - С. 107-113.

10. Мусаев Ф.А., Евсенкин К.Н., Добрачев Ю.П., Захарова О.А. Оценка загрязнения мелиорируемого агроландшафта азотосодержащими веществами и методы их снижения. Монография. - Рязань: РГАТУ. - 2014. - 158 с.

11. Перегудов С.В., Евсенкин К.Н., Перегудова А.В., Фомкин А.В. Изучение приемов повышения продуктивности сработанных торфяных почв // Агрохимический Вестник. - 2014, №2. - С. 14-17.

12. Иванникова Н.А., Евсенкин К.Н., Перегудов С.В., Нефедов А.В. Удобрительный мелиорант и подпочвенное увлажнение как факторы повышения урожайности однолетних трав // Мелиорация и водное хозяйство. - 2015, № 4. - С. 2-5.

13. Евсенкин К.Н., Перегудов С.В., Нефедов А.В., Фомкин А.В., Иванникова Н.А. Воздействие органоминерального удобрительного мелиоранта на плодородие и урожай // «Комплексные мелиорации основа повышения продуктивности сельскохозяйственных земель». Материалы юбилейной международ. конф. - М.: ВНИИА. - 2014. - С. 62.

14. Кирейчева Л.В., Нефедов А.В., Евсенкин К.Н., Ильинский А.В., Виноградов Д.В., Иванникова Н.А. Обоснование использования удобрительно-мелиорирующей смеси на основе торфа и сапропеля для повышения плодородия деградированных почв // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. - 2016, № 3 (31). - С. 12-18.

15. Ильинский А.В., Виноградов Д.В., Гогмачадзе Г.Д. Экологическое обоснование способа агрохимической мелиорации почв в условиях техногенеза // АгроЭкоИнфо. - 2018, №1.

16. Ильинский А.В., Виноградов Д.В., Абрамов В.В., Вегерин А.В., Гогмачадзе Г.Д. Экологические особенности биологической очистки почвогрунтов от застарелой загрязненности нефтепродуктами // АгроЭкоИнфо. - 2018, №1.

17. Ильинский А.В., Виноградов Д.В., Гогмачадзе Г.Д. Комплексная нефтеэкологическая оценка загрязненных нефтяными углеводородами почв и грунтов как основа для их эффективной биологической очистки // АгроЭкоИнфо. - 2017, №1.

18. Ильинский А.В., Виноградов Д.В., Гогмачадзе Г.Д. К вопросу повышения эффективности проведения работ по реабилитации техногенно загрязнённых земель с помощью внедрения современной системы комплексного контроля // АгроЭкоИнфо. - 2016, №3.

19. Григоров М.С., Жибуртович К.К., Мажайский Ю.А., Ильинский А.В. Алгоритм расчета и управления водным режимом на песчаных и органо-минеральных почвах // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2012, № 3. - С. 47-51.

20. Виноградов Д.В., Гусев В.И., Кузнецов Н.П., Степура Е.Е., Синиговец М.Е. Деградационные процессы почв и земельных угодий Рязанской области // АгроЭкоИнфо. 2013. № 2. С. 3.

21. Щур А.В., Валько В.П., Виноградов Д.В. Агроэкологическое воздействие многоукосных бобово-злаковых смесей с подсевом райграса однолетнего на накопление органических остатков, содержание в них азота и структуру почвы // АгроЭкоИнфо. - 2016, №2.

22. Фадькин Г.Н., Виноградов Д.В., Щур А.В., Гогмачадзе Г.Д. Миграция азота в системе «удобрение-почва-растение» под влиянием длительного применения удобрений // АгроЭкоИнфо. - 2015, №4.

23. Евсенкин К.Н., Ильинский А.В., Виноградов Д.В., Гогмачадзе Г.Д. Экологические аспекты повышения устойчивости и восстановления плодородия деградированных осушенных земель // АгроЭкоИнфо. - 2018, №2.

Размещено на Allbest.ru