uzluga.ru
добавить свой файл
На правах рукописи


Клевлина Татьяна Павловна


МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В ЧЕРНОЗЕМАХ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ

ЛЕСОСТЕПИ КУЗНЕЦКОЙ КОТЛОВИНЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА

ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ


Специальность - 06.01.04 – «Агрохимия»


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук


Кемерово – 2010

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт» на кафедре почвоведения и агрохимии,

ФГУ Центре агрохимической службы «Кемеровский»



Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук

Просянникова Ольга Ивановна


Официальные оппоненты:


доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Спицына Светлана Федоровна


кандидат сельскохозяйственных наук

Заруднев Юрий Иванович




Ведущая организация:



Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет»



Защита состоится «24» ноября 2010 г. в 9 час.00 на заседании диссертационного совета Д.220.002.01 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет», 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98, факс: 8 (3852) 62-83-96

E-mail:agrohim_42@mail.ru


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет»


Автореферат разослан «21» октября 2010 г.


Ученый секретарь диссертационного советаПивоварова Е.Г.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Высокие урожаи возможны только при условии полного обеспечения растений всеми необходимыми элементами питания, включая и микроэлементы. Для рационального использования микроудобрений необходимы данные по уровням содержания, профильному и пространственному распределению микроэлементов в почвах. Изучение микроэлементов в почвах позволяет установить обеспеченность почв микроэлементами, выявить земельные участки, нуждающиеся в применении микроэлементов и разработать приемы эффективного использования микроудобрений, способствующие повышению продуктивности сельскохозяйственных культур.

По данным В.Г. Минеева (2005), пахотные земли РФ имеют значительный дефицит питательных элементов: азота, фосфора, калия, кальция, магния и микроэлементов (бора, кобальта, меди, молибдена, цинка). Применение микроудобрений без учета содержания микроэлементов в почвах может не дать положительного результата, а при избытке их может оказать и отрицательное действие (Ягодин, 1963; Назарюк, 2004).

Для использования микроудобрений в целях сбалансированного питания растений необходимо знать микроэлементный состав почв. В целом по стране площадь пахотных почв с недостаточным содержанием микроэлементов составляет (в % обследованной площади): молибдена – 53, цинка – 64,5, кобальта – 58,1, меди – 33,3, бора – 30,1, марганца – 16,4 (Державин, 1992).

Исследование содержания подвижных форм микроэлементов в различных типах почв, а также зависимости между основными агрохимическими показателями, количеством микроэлементов в почве, качеством и урожайностью продукции является важным условием эффективного применения микроудобрений в сельском хозяйстве. Изучением микроэлементного состава почв лесостепи Кузнецкой котловины занимались Т.П. Хохлова (1967), В.Б. Ильин (1991).

Вопрос о влиянии микроэлементов на урожай и качество яровой пшеницы в Кемеровской области не изучен. В агроценозах происходит отчуждение макро- и микроэлементов с урожаем, снижение их доступности растениям, потери в результате эрозии почв и т.д. Нарушение баланса основных питательных веществ и микроэлементов в земледелии ведет не только к уменьшению производства продукции, но и к ухудшению ее качества. В этой связи компенсация дефицита микроэлементов применением микроудобрений и улучшения агрохимических свойств путем применения органических и минеральных удобрений рассматривается как важный элемент технологии возделывания сельскохозяйственных культур (Ягодин, 1999; Минеев, 2004, 2005; Аристархов, 2000 и др.).

Все вышесказанное крайне актуально при возделывании яровой пшеницы на черноземах выщелоченных лесостепи Кузнецкой котловины. При поиске новых технологий возникает необходимость пополнения агрохимической базы знаний уникальной информацией обеспеченности почв микроэлементами, закономерностей влияния агрохимических параметров на обеспеченность почв микроэлементов, их влияния на урожайность и качество продукции. Процессы накопления микроэлементов в почве, их подвижность и вертикальная миграция по почвенному профилю изучены пока недостаточно.

Цель и задачи исследований. Цель настоящих исследований заключалась в изучении пространственного и профильного распределения микроэлементов в черноземах выщелоченных лесостепи Кузнецкой котловины, их зависимость от агрохимических параметров и влиянии на урожайность и качество яровой пшеницы, оценке эффективности возделывания яровой пшеницы на черноземах выщелоченных с разным уровнем содержания микроэлементов.

Основные задачи исследований:

  1. Создание базы данных по содержанию микроэлементов в черноземах выщелоченных, урожайности и качества зерна яровой пшеницы и показателей хозяйственной деятельности (минеральных и органических удобрений).

  2. Определить уровни содержания, оценить обеспеченность микроэлементами черноземов выщелоченных лесостепи Кузнецкой котловины;

  3. Выявить пространственное, профильное распределение микроэлементов и их динамику в черноземах выщелоченных,

  4. Изучить влияние реакции почвенной среды, содержания гумуса, подвижного фосфора на концентрацию микроэлементов в черноземах выщелоченных;

  5. Провести оценку качества продукции яровой пшеницы по содержанию микроэлементов;

  6. Установить величину накопления микроэлементов зерном яровой пшеницы в зависимости от их содержания в почвах;

  7. Изучить влияние микроэлементов почвы на урожайность и качество зерна яровой пшеницы;

  8. Определить баланс микроэлементов в земледелии лесостепи Кузнецкой котловины и сделать расчет требуемых микроудобрений при возделывании яровой пшеницы на примере СПК «Береговой»;

  9. Установить эффективность возделывания яровой пшеницы на черноземах выщелоченных с разным уровнем содержания микроэлементов.

Научная новизна. На основе 15-летнего агрохимического мониторинга проведена оценка современного состояния черноземов выщелоченных по содержанию микроэлементов и их динамики. Впервые в работе дана статистическая оценка пространственного, профильного варьирования и временной динамики микроэлементов в черноземах выщелоченных в условиях лесостепи Кузнецкой котловины. В регионе с высоким промышленным и угледобывающим потенциалом на основе многолетних наблюдений на контрольных участках локального мониторинга и полевых опытов установлены механизмы влияния агрохимических свойств черноземов выщелоченных на содержание микроэлементов: Zn, Cu, Co, Mn. Исследованы количественные показатели поступления и выноса микроэлементов из почвы при разных

системах удобрения для оценки конкретной агрохимической ситуации в агроценозах с помощью балансовых расчетов. Определена зависимость урожайности и качества яровой пшеницы от уровня содержания микроэлементов в почве, степень их накопления в зерне.

Положения, выносимые на защиту.

- агрохимические свойства оказывают влияние на содержание микроэлементов в почве;

- подвижные формы цинка, меди, кобальта и марганца имеют пространственную и профильную дифференциацию в черноземах выщелоченных;

- микроэлементы почвы оказывают влияние на урожайность и качество зерна яровой пшеницы;

Практическая значимость. Результаты оценки современного состояния черноземов выщелоченных на пашне, а также выводы, вытекающие из изучения связи урожайности яровой пшеницы и уровня содержания микроэлементов, могут быть использованы при принятии управленческих решений в системе управления сельским хозяйством региона, а также в сельскохозяйственных предприятиях различных форм собственности. Результаты исследования могут служить основой для мониторинга состояния почв и яровой пшеницы в лесостепи Кузнецкой котловины. Картограммы по содержанию микроэлементов Zn, Cu, Co, Mn на примере хозяйства позволяют выделить поля, на которых есть острая необходимость использования микроудобрений под культуры севооборотов. Выявленная закономерность влияния агрохимических свойств (содержание гумуса, подвижного фосфора, кислотности почвенного раствора) на содержание микроэлементов в почве и их воздействия на урожайность, и качество зерна яровой пшеницы имеют практическое значение в корректировке доз внесения микро- и макроудобрений с целью получения максимального урожая с качеством, соответствующим санитарным нормам.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на областных и районных агрономических совещаниях с 1994 по 2010 гг., на научно-практической конференции «Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири» (Кемерово, 2009, 2010), на научно-практической конференции молодых ученых (Бийск, 2009), на совещаниях специалистов агрохимической службы России.

Публикации. Автором опубликовано 7 научных работ, из них по теме диссертации 7, в том числе 1 в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, списка литературы. Содержание изложено на 170 страницах машинописного текста, включает 41 таблицу, 36 рисунков, 14 приложений. Библиографический список состоит из 210 наименований, из них 12 на иностранном языке. При оформлении диссертационной работы использованы возможности компьютерной графики, текстового редактора Word.

Автор благодарит за помощь и поддержку своих коллег О.И. Просянникову, Григорьеву Т.И., В.В. Михайлова, Ю.А. Королева, И.Н. Егорову, В.М. Лапсина, Н.Н. Носову, Н.В. Фурину и др. за помощь в выполнении работы.

Исследования проводились в соответствии с заданием Министерства сельского хозяйства (Депрастениеводство) и являются составной частью плана научной работы ФГУ центра агрохимической службы «Кемеровский».


Содержание работы

Глава I. Микроэлементы в почвах и растениях, их влияние на продуктивности и качество зерновых культур. Проведен анализ литературных данных российских и зарубежных авторов по содержанию микроэлементов в почвах и растениях, влияния микроэлементов почвы на продуктивность и качество зерновых культур. Для понимания процессов в окружающей среде необходимо расширить изучение вопросов круговорота микроэлементов в специфических биогеохимических условиях, распределения элементов в почвах, перехода микроэлементов из почвы в растения, а также применения удобрений с микроэлементами в полевых опытах с зерновыми культурами для подбора оптимальной технологии выращивания данных культур в условиях Кемеровской области.

Глава II. Краткая характеристика природных условий и объекты и методы исследования. Вся территория Кузнецкой котловины характеризуется однообразием почвообразующих пород. Они представлены карбонатными, светло-бурыми и буровато-желтыми лессовидными иловато-пылеватыми тяжелыми суглинками или пылевато-иловатыми легкими глинами. Мощность таких лессовидных отложений в различных частях Кузнецкой котловины от 15 до 20 м. Несмотря на то, что по содержанию фракций физической глины покровные породы Кузнецкой котловины следует классифицировать как пылеватые тяжелые суглинки или даже легкие глины, они характеризуются высокой пористостью, значительной порозностью.

В Кузнецкой котловине С.С. Трофимовым (1978) выделено два почвенных округа: лесостепь и степное ядро. Лесостепь Кузнецкой котловины занимает центральную часть Кузнецкой котловины и относится к умеренно-теплому, умеренно увлажненному агроклиматическому подрайону, сумма температур выше 10о более 1800, количество 410-545 мм, гидротермический коэффициент 1,4-1.2, вегетационный период 115-120 дней.

Исследованиям черноземов Кузнецкой котловины посвящены работы ученых Т.П. Хохловой (1967), С.С. Трофимова (1975), В.Б. Ильина (1973), Л.З. Кузнецовой (1973), В.А. Хмелева, А.А. Танасиенко (1983), которые отмечают пестроту черноземов котловины по мощности, содержанию и запасам органического вещества, макро- и микроэлементов, водно-физическим свойствам. В структуре почвенного покрова почвенного округа черноземы выщелоченные составляют 67,5%.

Объектами исследования послужили черноземы выщелоченные лесостепи Кузнецкой котловины Кемеровской области в границах почвенного округа.

Предметом исследования были выбраны микроэлементы и агрохимические параметры, выявление их влияния на содержание микроэлементов в почве, урожайность и качество зерна яровой пшеницы, пространственное и профильное распределение микроэлементов в черноземе выщелоченном, баланс микроэлементов и расчет требуемых микроудобрений для возделывания яровой пшеницы, урожайность яровой пшеницы при разном уровне обеспеченности черноземов выщелоченных микроэлементами.

Материал исследования - данные локального мониторинга почв (1995-2009 гг.) и полевых опытов (2000-2003 гг.), проведенные с участием автора. Информационную основу оценки пространственного и профильного распределения микроэлементов, их динамики составляла база данных, почвенная карта М - 1:10000 (1975). Методология работ систематически рассматривалась на заседаниях научно-технического совета центра агрохимической службы. В формировании базы данных по микроэлементам и ведения ее автор принимал непосредственное участие.

Исследования проведены в соответствии с ГОСТами и ОСТами, разработанные ЦИНАО, и принятые в агрохимической службе. Диссертационная работа явилась результатом систематизации и обобщения многолетних исследований и наблюдений.

Весь объем работ по комплексному агрохимическому обследованию пахотных почв и составлению картограмм по содержанию микроэлементов выполнен в соответствии с методическими указаниями по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения (2003). Локальный мониторинг пахотных выщелоченных черноземов лесостепи Кузнецкой котловины проводился на 8 ключевых участках в соответствии с методическими указаниями по проведению локального мониторинга на реперных и контрольных участках (табл. 1).

Таблица 1