Теоретические основы и агромелиоративные приемы комплексного регулирования плодородия осушаемых торфяных почв Западной Сибири тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.03, доктор сельскохозяйственных наук Моторин, Александр Севостьянович

• Моторин, Александр Севостьянович
• доктор сельскохозяйственных наук
• 1997

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Моторин, Александр Севостьянович

ВВЕДЕНИЕ.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Оптимальная влажность и режим осушения торфяных почв.

1.2. Температурный режим осушаемых торфяных почв и приемы его оптимизации.

1.3. Питательный режим осушаемых торфяных почв и приемы его оптимизации.

1.4. Эффективность сельскохозяйственного использования торфяных почв.

II. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Условия торфообразования в подтаежной и лесостепной подзонах Западной Сибири.

2.2. Объекты и методы исследований.

III. ВОДНЫЙ РЕЖИМ ДЛИТЕЛЬНО СЕЗОННО-МЕРЗЛОТНЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ И АГРОМЕЛИОРАТИВНЫЕ ПРИЕМЫ ЕГО ОПТИМИЗАЦИИ.

3.1. Метеорологические условия в годы исследований.

3.2. Режим грунтовых вод и влажности почвы.

3.3. Оптимальная влажность и режим осушения торфяной почвы на среднем торфе.

3.4. Агромелиоративные приемы регулирования влажности почвы.

Выводы.

IV. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ДЛИТЕЛЬНО СЕЗОННО-МЕРЗЛОТНЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ И ПРИЕМЫ ЕГО ОПТИМИЗАЦИИ.

4.1. Температурный режим торфяных почв в зависимости от уровня залегания грунтовых вод.

4.2. Влияние добавок минерального грунта на температурный режим почвы.

4.3. Оптимизация температурного режима почв путем подбора различных биологических групп сельскохозяйственных культур.

Выводы.

V. ПИТАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ И ПРИЕМЫ ЕГО ОПТИМИЗАЦИИ.

5.1. Влияние агротехнических приемов на содержание питательных веществ в торфяной почве.

5.2. Оптимизация питательного режима путем внесения добавок минерального грунта.

Выводы.

VI. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОСУШЕНИЯ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

6.1. Изменение водно-физических свойств почвы под влиянием агромелиоративных приемов и сельскохозяйственного использования.

6.2. Изменение физико-химических свойств почвы в зависимости от агромелиоративных приемов и сроков ее использования.

6.3. Биологический режим почвы в зависимости от агромелиоративных приемов и сельскохозяйственного использования.

6.4. Групповой состав органического вещества торфа и его изменение в зависимости от режима осушения и сельскохозяйственного использования.

Выводы.

VII. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ.

7. í. Продуктивность кормовых кулыур.

7.2. Урожайность пропашных кулыур.

7.3. Урожайность зерновых культур.

7.4. Экономическая эффективность сельскохозяйственного использования торфяных почв.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретические основы и агромелиоративные приемы комплексного регулирования плодородия осушаемых торфяных почв Западной Сибири»

Актуальность работы. В нефтегазоносном районе Западной Сибири проживает 4,2 млн. человек, в том числе три четверти - в Тюменской области. В связи с ростом населения необходимо резко увеличить производство молока, мяса, картофеля и овощей. Возможности расширения посевных площадей за счет земель, не требующих мелиорации, крайне ограничены, особенно в зоне достаточного увлажнения, где болота и заболоченные почвы занимают свыше 50% территории (Л.Н.Каретин, 132). В Западной Сибири насчитывается свыше 300 тыс. га осушаемых торфяных почв, в том числе около 1/3 в Тюменской области. Анализ использования осушаемых земель показывает, что выращивание большинства культур без учета особенностей торфяных почв не дает должного эффекта. Так, по материалам ЦСУ фактическая урожайность на осушаемых землях в среднем за последние 10 лет составила: силосных - 21 т, зеленой массы однолетних и многолетних трав - 7,2-9,5 т, сена -1,2-1,4.

Слабая теоретическая проработка и отсутствие научно обоснованных рекомендаций по осушению и освоению торфяных почв явились причиной того, что в проекты закладывались данные, полученные в других регионах страны. В результате на мелиорируемых землях не обеспечивается получение проектной урожайности. Попытка заимствования привела к тому, что отдельные массивы осушаемых земель пришли в полную негодность и на довольно большой площади требуется проведение ряда мероприятий для того, чтобы они могли удовлетворять требованиям сельскохозяйственных культур.

Неудачи в мелиорации и сельскохозяйственном использовании являются результатом недостаточного знания сущности процессов, протекающих в зоне аэрации, особенностей изменения водно-солевого, температурного, питательного и других режимов почвы. В настоящее же время инженерный расчет строится на материалах изысканий по свойствам почв в домелиоративный период. Поэтому переход проектирования на новый качественный уровень подразумевает повышение требований к мелиоративному прогнозу.

Приемы и способы комплексной оптимизации плодородия торфяных почв, позволяющие получать стабильные урожаи в условиях резко континентального климата подтаежной и лесостепной подзон Западной Сибири без нарушения природной экологической ситуации изучены недостаточно. Многолетние исследования в этом направлении нами проводились на мелиорированных землях Тюменской области.

Цель и задачи исследований. Целью работы является научное обоснование агромелиоративных приемов комплексного регулирования плодородия торфяных почв, обеспечивающих получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих основных задач:

- изучить состав и свойства торфяных целинных и освоенных почв и их изменения при сельскохозяйственном использовании;

- определить оптимальные параметры режима осушения и влажности торфяной почвы, обеспечивающие высокое эффективное плодородие;

- провести исследование температурного режима торфяной почвы и разработать агромелиоративные приемы его улучшения;

- разработать и усовершенствовать приемы повышения плодородия осушаемых торфяных почв, основанные на процессах изменения состава твердой фазы торфа с целью оптимизации их свойств, повышения и стабилизации эффективного плодородия;

- дать оценку обеспеченности сельскохозяйственных культур почвенными запасами основных элементов питания и изучить закономерности действия агромелиоративных приемов на их динамику в почве, влияние на урожайность и использование растениями;

- разработать систему приемов рационального освоения и сельскохозяйственного использования торфяных почв.

В основу диссертации положены материалы научных исследований (19731994 гг.) по государственным темам 0.52.177 а/3 проблемы 0.52.175 раздел "Разработать рациональные приемы первичного освоения осушаемых торфяников" и 02.03 Н2 проблемы 0.52.01 "Разработать принципы и обосновать методы комплексного регулирования водно-воздушного, теплового и пищевого режимов торфяно-болотных почв для условий Западной Сибири", а также по хоздоговорным темам "Разработка и внедрение рациональных приемов ускоренного окультуривания торфяных почв" и "Мониторинг земель сельскохозяйственной зоны Тюменской области".

В проведении экспериментальных работ принимали участие канд. с.-х. наук А.Н.Сильнягин, канд. техн. наук В.М.Калинин, с. н. с. Л.А. Пашинская и м.н.с. А.А.Леонов. Материалы этих исследований вошли в совместные публикации, на которые в тексте делаются ссылки. Автор выражает благодарность соавторам работ и сотрудникам, выполнявшим аналитическую часть работы.

Научная новизна. Впервые в условиях подтаежной и лесостепной подзон Западной Сибири (на примере Тюменской области) комплексно рассмотрены режимы торфяных почв в естественном и мелиорируемом состоянии; установлены параметры оптимального водного, температурного и питательного режимов почв. Предложен и экспериментально доказан способ регулирования водного режима длительно сезонно-мерзлотных торфяных почв (а.с. № 1184451).

На основе проведенных исследований доказана высокая эффективность тепловых мелиорации длительно сезонно-мерзлотных торфяных почв; предложены формулы для определения величины максимального промерзания и сроков полного оттаивания торфяных почв.

Установлены особенности изменения состава, свойств и режимов торфяных почв при их обогащении минеральными добавками, конкретизированы требования к составу минеральных компонентов.

Изучены состав и сезонная динамика соединений основных питательных элементов целинных и мелиорируемых торфяных почв, закономерность действия минеральных удобрений на продуктивность кормовых, пропашных и зерновых кулыур. Получены новые экспериментальные данные по изменению свойств торфяных почв под воздействием мелиорации и сельскохозяйственного использования.

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносится научное обоснование разработки и совершенствования агромелиоративных приемов комплексного регулирования плодородия осушаемых торфяных почв, обеспечивающих получение устойчивых урожаев:

- принцип оптимизации режимов почвы на основе почвенно-генетического подхода с учетом экологических и экономических требований;

- закономерности изменения состава и свойств почв под влиянием антропогенных воздействий (осушение, освоение, минеральные добавки, удобрения, парование и др.);

- оценка длительного воздействия осушения и сельскохозяйственного использования на плодородие торфяных почв и продуктивность сельскохозяйственных культур;

- система приемов эффективного использования торфяных почв.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Разработанные агромелиоративные приемы позволяют повысить эффективное плодородие осушаемых торфяных почв, увеличить производство сельскохозяйственной продукции и придать мелиоративному земледелию более высокую устойчивость и эффективность.

Результаты исследований использованы для составления Всероссийских ведомственных нормативов, разработки системы земледелия и системы мелиорации земель Тюменской области, а также региональных рекомендаций по окультуриванию и сельскохозяйственному использованию торфяных почв.

Материалы работы использованы институтом Тюменьгипроводхоз при составлении проектов комплексной мелиорации торфяных почв на площади 20600 га; внедрены в коллективном акционерном хозяйстве «Дубровное» на площади 1618 га, ТОО совхоз «Луговской» на площади 1200 га, в совхозе «Амонадский» на площади 2500 га. Освоение рекомендаций в производстве обеспечивает получение до 8 т/га сена травосмеси многолетних злаковых трав, 5,5-6,5 т/га сухого вещества горохо-овсяной смеси и озимой ржи, 20-25 т/га картофеля.

Апробация работы. Материалы по теме диссертации докладывались на всесоюзных конференциях «Прогноз изменения криогенных почв под влиянием хозяйственного освоения территорий» (Пущино, 1980 г.), «Повышение надежности и эффективности действия осушительных систем в экстремальных природных и погодных условиях» (Хоби, 1984 г.), «Научное обеспечение повышения эффективности использования мелиорированных земель» (Москва, 1987 г.); республиканских научно-технических конференциях «Повышение эффективности использования мелиорированных земель в Сибири» (Красноярск, 1976 г.), «Научные основы мелиорации земель при создании территориально-производственных комплексов Сибири» (Красноярск, 1980 г.), «Проблемы развития комплексной мелиорации в Сибири» (Новосибирск, 1995 г.); республиканских совещаниях по использованию осушаемых земель (Калинин, 1987-1990 гг.); зональных конференциях молодых ученых и специалистов сельского хозяйства (Тюмень, 1974 и 1978 гг.); областной научно-практической конференции «Развитие Тюменского агропромышленного комплекса в 13-й пятилетке и на период до 2005 года" (Тюмень, 1990 г.); на ежегодных ученых советах Западно-Сибирского филиала ВНИИГиМ (1973-1991 г.) и ЗападноСибирского НИИ мелиорации и рационального природопользования (1992-1994 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 72 печатные работы в сборниках научных трудов, центральных научных и научно-производственных журналах, а также в материалах конференций и совещаний. По результатам исследований опубликована монография.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 350 машинописных страницах и содержит: введение, семь глав текста с 103 таблицами и 48 рисунками, общие выводы и предложения производству, список использованной литературы из 357 наименований, включая 7 работ зарубежных авторов и приложение в составе 182 таблиц.