Агроэкологическая оценка почв тувы
Скачать 0.73 Mb.
|
На правах рукописи Жуланова Валентина Николаевна АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ ТУВЫ Специальность: 03.02.13 – почвоведение Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва – 2013 Работа выполнена на кафедре агрономии ФГБОУ ВПО «Тувинский государственный университет» Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Савич Виталий Игоревич Официальные оппоненты: Яшин Иван Михайлович - доктор биологических наук, профессор кафедры экологии ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева»; Ларешин Вячеслав Григорьевич - доктор биологических наук, профессор кафедры почвоведения и земледелия РУДН; Аканова Наталья Ивановна - доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории известкования почв Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии имени Д.Н. Прянишникова. Ведущая организация: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН Защита диссертации состоится 18 марта 2013 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.02 при ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева» по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, д. 49. С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева». Автореферат разослан «__» _________ 2013 г. Ученый секретарь диссертационного совета С.Л. Игнатьева Актуальность темы обусловлена оценкой ресурсной базы сельского хозяйства и агрономически значимых параметров свойств почв, определяющих плодородие, что является важнейшим условием стабильного земледелия. Особую актуальность приобретает количественная оценка круговорота углерода в экосистемах, что связано с ожидаемыми изменениями климата. Длительное использование почв Тувы при низком уровне агротехнических и агромелиоративных технологий привело к их деградации. Спад сельскохозяйственной деятельности, произошедший после 1990 г., сопровождается в настоящий период существенным сокращением площади пашни и переводу ее в залежь. Это определяет смену процессов деградации почв процессами их восстановления [Савостьянов, 2007; Самбуу, 2010; Рекомендации по адаптации сельского …, 2011]. Новые тенденции в землепользовании региона требуют оценки состояния и характера агрогенной трансформации почв и их плодородия. Замена природных экосистем агроценозами приводит к изменению запасов биомассы и гумуса почв, величин чистой первичной продукции и эмиссии углекислого газа в атмосферу [Титлянова и др., 1997, 2003; Кудеяров, 1999; Шугалей и др., 2003; Соколова, Звягинцева и др., 2012]. Потери углерода почвами земного шара вследствие освоения почв и сведения лесов составляет 5,371015т С [Трофимов, 1997]. Поэтому, необходим контроль баланса углерода, особенно в агроценозах, и оценка его изменений в условиях меняющейся смены землепользования, климата и уровня агротехники. Функционирование и структура экосистем Тувы не остаются неизменными во времени. Даже степные экосистемы находятся в непрерывной сукцессии, так как их видовой состав, продуктивность, структура органического вещества зависят от режима использования: сенокошение, выпас [Титлянова, Курбатская, Самбуу, 2001; Кыргыс, 2001, 2004; Курбатская, Кужугет, Кыргыс, 2008; Шибарева, 2008]. Это, в свою очередь, оказывает влияние и на свойства почв. Степень трансформированности почв в агроценозах проявляется еще сильнее. Устойчивость почв к агрогенным воздействиям определяет потенциальные возможности почвенного покрова к самовосстановлению. Оптимизация использования пахотных земель имеет для данного региона исключительно важное значение и в связи с очень низкой обеспеченностью населения землей на одного жителя, заниженной кадастровой оценкой земель. Недостаточность, а часто и полное отсутствие сведений о свойствах почв, параметрах гумусового состояния, структурно-агрегатного состава, закономерностях депонирования гумуса и его подвижных продуктов в пахотных почвах, балансе углерода в агроценозах, экологического состояния и биопродуктивности угодий изученного региона России, определяет актуальность выполненных исследований. Цель работы заключается в установлении закономерностей динамики изменения свойств почв, биопродуктивности угодий, баланса углерода и СО2 за период 1981-2010 гг., в оценке провинциальных особенностей пахотных каштановых почв Тувы, определяющих и провинциальные особенности устойчивости почв к деградации, эмиссии СО2, провинциальные особенности оптимальных мероприятий по повышению эффективности сельскохозяйственного использования. Задачи исследования: 1. Установление провинциальных особенностей пахотных каштановых почв Тувы. 2. Установление закономерностей изменения свойств черноземов, каштановых и аллювиальных почв на территории Тувы в связи с климатическими условиями, почвообразующими породами, геохимическими провинциями и геоморфологией. 3. Разработка алгоритма оценки принадлежности почв к определенному типу, учитывая совокупность свойств почв, взаимосвязи между свойствами почв и их изменение по профилю. 4. Установление закономерностей биопродуктивности пахотных угодий Тувы, эмиссии СО2 и депонирующей способности почв к углероду и СО2 в зависимости от характера сельскохозяйственного использования почв за период 1981-2010 гг. 5. Оценка и прогноз тренда изменения эволюции и свойств почв Тувы при разном характере их сельскохозяйственного использования с учетом потепления климата, развития эрозии и опустынивания, что важно для проведения прогнозов агроэкологического состояния земель Тувы и сопредельных территорий на перспективу. Научная новизна. В работе предложено решение важнейшей народнохозяйственной проблемы (разработки способов уменьшения деградации почв и повышения их плодородия) для крупного региона России. 1. Установлены провинциальные особенности свойств каштановых почв Тувы, развития в них дернового процесса почвообразования, эмиссии СО2 и депонирования углерода и СО2. 2. Доказывается необходимость характеристики типа почв по совокупности признаков и взаимосвязей, так как лимиты отдельных свойств разных почвенных типов перекрываются. YΣ=₣Σ ki Yi, где Yi –показатель отдельных свойств почв; ki – доля влияния Yi на формирование типа почв. Предложено использовать для оценки принадлежности почв к определенному типу метод Верда и структурные взаимосвязи между свойствами почв, их изменение по профилю. 3. Предложена углубленная оценка гумусового состояния почв Тувы, включающая дополнительно параметры оценки депонирующей способности почв к СО2 и оценки эмиссии СО2. Установлены закономерности изменения гумусового состояния почв от почвообразующих пород и характера агроценозов. 4. При оценке влияния факторов почвообразования на формирование почв предлагается использовать уравнения множественной регрессии: YΣ = ₣Σ ki Xi, где Y – свойства почв; Х – факторы почвообразования; k – доля влияния Х на Y. При этом факторы почвообразования являются интегральными показателями факторов более низкого иерархического уровня. Выявлены рассматриваемые зависимости для разных типов почв Тувы. 5. Установлено полигенетическое образование каштановых почв Тувы: а) при аридизации территорий на низинах, занятых луговыми почвами; б) при развитии дернового процесса на бурых полупустынных почвах; в) при окультуривании светло-каштановых почв; г) при снижении уровня засоленных грунтовых вод на выположенных склонах. 6. Установлено, что почвы Тувы обладают депонирующей способностью к СО2, что важно для экологической оценки почв в глобальном масштабе. Депонирующая способность почв к СО2 и образованию гумуса возрастает при интенсификации дернового процесса почвообразования. Сиквестирующая способность территории к выделению СО2 возрастает при увеличении покрытия почв травостоем, с введением промежуточных культур. Установлены лимиты баланса углерода и СО2 в почвах и агроценозах Тувы. 7. Установлена корреляция динамики свойств почв, внесения удобрений, первичной продукции, выделения СО2, доли перевода пахотных почв в залежь за период 1981-2010 гг. Показано, что стабилизация свойств почв обусловлена переводом в залежь наименее плодородных земель. Предложено математическое описание тренда изменения свойств почв за период 1981-2010 гг. Доказываемые положения: 1. Необходимо выделение почвообразующих пород на более высоком иерархическом уровне, чем разряд. Показано, что содержание в почвах гумуса, подвижных форм фосфора и калия, микроэлементов в большей степени зависит от породы, чем от подтипа, рода, вида почв. 2. Изменение отдельных почвообразующих пород при образовании каштановых почв идет в разном направлении. Показано, что изменение при образовании каштановых почв рН, гумуса, содержание биофильных элементов в основных, кислых, карбонатных, засоленных породах идет в разном направлении. 3. Агроценозы степной и сухостепной зон региона являются источником поступления углерода в атмосферу, а лесостепной – осуществляют депонирование углерода в почву. Распашка территории приводит к увеличению эмиссии СО2 в атмосферу. 4. В результате проведенных исследований установлены провинциальные особенности почв Тувы. Каштановые почвы Тувы обладают провинциальными особенностями – каменистостью, легким гранулометрическим составом, маломощностью, часто мучнистым выделением карбонатов, отсутствием на водоразделах и склонах засоленности и солонцеватости, отсутствием в корнеобитаемом слое гипсового горизонта. Для почв характерно более узкое соотношение поглощенных Ca:Mg, чем в других зонах, более высокая емкость поглощения почв при легком гранулометрическом составе и малом содержании гумуса. В связи с маломощностью профиля основная масса корней сосредоточена в слое 0-20 см, что меняет соотношение надземной и корневой массы в агрофитоценозах, соотношение высоты и основания пирамид площадей и масс корневых систем растений. Провинциальной особенностью пахотных (каштановых) почв Тувы сухостепной зоны является по сравнению с аналогичными почвами других регионов увеличения эмиссии СО2 в атмосферу, что связано меньшей биопродуктивностью угодий и большей минерализацией органического вещества почв. 5. Аккумуляция углерода продукцией агроценозов Тувы, рассчитанная с учетом площадей по каждой полевой культуре, составляет 765 тыс. т С·год‾¹ в 1981-2000 гг. и 109 тыс. т С·год‾¹ в 2001-2010 гг. В период 1981-2000 гг. наибольший вклад в углеродный блок «растительное вещество – продукция» вносит степная зона (61%), а в 2001-2010 гг. – лесостепная (48%). 6. В агроценозах Тувы депонировано за 1981-2000 гг. 12,4 млн. т С, а за 2001-2010 гг. 2 млн. т С, из которого 94% находится в почвенном органическом веществе и 6% – в надземной и подземной фитомассе (продукции). Наибольший вклад в депо углерода в период 1981-2000 гг. вносят каштановые почвы (агроземы текстурно-карбонатные) и зерновые культуры, а в 2001-2010 гг. – черноземы южные (агрочерноземы текстурно-карбонатные) и зерновые культуры. 7. Изменение свойств пахотных почв Тувы за период 1981-2010 гг. в значительной степени обусловлено антропогенным воздействием, социальными факторами и имеет не только региональное, но и глобальное экологическое значение. Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований вносят вклад в теорию биологического круговорота углерода в агроценозах. Полученные данные о количественных изменениях гумусового состояния почв являются фактографической базой для разработки и рационального использования агропочв в условиях Тувы. Материалы работы могут быть использованы для установления ценности сельскохозяйственных земель, для качественной оценки земельных ресурсов Тувы, для прогноза изменения плодородия почв при их сельскохозяйственном использовании, а также для дальнейшего ведения мониторинга. Разработанная информационная База Данных (БД) «Агропочвы Тувы» является исходным материалом для ведения исследований окружающей среды в данном регионе и внедрена в ФГБУ ГС агрохимической службы «Тувинская», а также используется при изучении курсов «Агрохимия», «Почвоведение с основами геологии», «Земледелие» в ФГБОУ ВПО «Тувинский государственный университет» (ТувГУ). Созданная База Данных имеет коммерческое значение и защищена свидетельством РФ № 2012620371. Работа выполнена в соответствии с программой исследований ТувГУ по целевой программе Рособразования «Развитие научного потенциала высшей школы», мероприятие 1 «Проведение фундаментальных исследований в рамках тематических планов»: проекты №ТП-09-03, №ТП-10-03 «Изучение почвенного покрова под влиянием антропогенной трансформации на основе почвенно-экологических индексов»; проект №ТП-11-03 «Изучение современной морфогенетической характеристики залежных почв Центрально-Тувинской котловины»; научными проектами, выполняемыми по внутреннему гранту ТувГУ: грант №ВГ-08-08 «Оценка современного агроэкологического состояния каштановых почв Улуг-Хемской котловины Тувы»; грант №ИК-09-01 «Агропочвы Тувы»; грант №ВГ-10-138 «Изучение углерода в экосистемах разного природопользования в Центрально-Тувинской котловине»; при финансовой поддержке ТувГУ по программе «Подготовка докторантов ТувГУ в 2011-2015 гг.» (2011 г., 2012 г.). Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 43 работы, в том числе 2 монографии, в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, – 15. Получено 1 свидетельство РФ. Результаты исследований представлялись и обсуждались на региональных конференциях (Кызыл, 2001, 2004, 2005); всероссийских конференциях (Красноярск, 2004; Томск, 2010; Архангельск, 2010; Пущино, 2010; Москва, 2012); международных конференциях (Кызыл, 2008, 2011, 2012; Улан-Удэ, 2011; Иркутск, 2011); V-VI съездах Общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008; Петрозаводск, 2012); на научной школе (Томск, 2004); научных семинарах кафедры почвоведения и агрохимии КрасГАУ (Красноярск, 2003, 2004, 2007, 2008); на ежегодных научно-практических конференциях ТувГУ (Кызыл, 2005-2012). Структура диссертации. Состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и приложений. Список литературы включает 331 наименование, из них 23 – иностранных авторов. Вклад автора в разработку проблемы. Автору принадлежит постановка проблемы и разработка программы исследований, а также непосредственное участие в проведении экспериментальных и полевых работах в период 1990-2012 гг., анализе, интерпретации и публикации полученных материалов. Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.И. Савичу за оказанную помощь и консультации нашей работы. Искреннюю благодарность автор выражает доктору биологических наук, профессору В.В. Чупровой за многолетнее научное сотрудничество и методическую помощь, оказанную при выполнении некоторых экспериментальных исследований. ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЯ Рассматриваются особенности географического положения, основные черты орографии, рельеф, геоморфология, почвообразующие породы, климат, гидрография, растительность и почвенный покров Тувы по опубликованным материалам [Кириллов, 1947; Соболевская, 1950; Калинина, 1957; Шахунова, 1957; Кушев, 1957; Ефимцев, 1957; Клопова, 1957; Юрлова, 1959; Носин, 1963; Волковинцер, 1964, 1969, 1978; Шактаржик, 1973, 2000; Ломоносова, Красноборов и др., 1984; Ершова, Намзалов, 1985; Аракчаа, Бугровский и др., 1995; Алехно, Бусько и др., 1995; Деева, Ильина и др., 1995; Курбатская, 2001, 2007, 2008; Ондар, 2001; Кыргыс, 2001, 2004; Самбуу, 2001, 2004; Лайдып, 2002; Степи …, 2002; Красноборов и др., 2007; Ооржак, 2007; Дубровский, 2009; Гуркова, 2009; Андрейчик, 2011 и др.]. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Оценка пространственного варьирования свойств бурых лесных почв в плодовом ценозе 1 Оценка пространственного варьирования свойств бурых лесных почв в плодовом ценозе1 |  | Лекция 5 агроэкологическая оценка и группировка земель Администрация и профсоюзный комитет первичной профсоюзной организации заключили настоящее соглашение о том, что в течение 20 г администрация... |
| 6 класс (68 час) Понятие о почве как основном средстве сельскохозяйственного производства. Типы почв, понятие о плодородии. Способы повышения почвенного... | | Реферат основные типы почв Тип почвы — большая группа почв, развивающихся в однотипно сопряженных биологических, климатических, гидрологических условиях и характеризующихся... |
| Генетическая характеристика и кадастровая оценка почв лесостепной... Работа выполнена на кафедре почвоведения, агрохимии и физиологии растений Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной... | | Оптимизация плодородия бурых лесных почв при возделывании чая в условиях... Оценке и моделированию уровня плодородия почв для ряда сельскохозяйственных культур в различных регионах РФ и странах СНГ посвящено... |
| Программа вступительных испытаний по истории россии Максимальное количество 50 баллов.)Баллы, полученные за выполненные задания, суммируются. Максимальный балл за выполнение всей работы... | | Мониторинг почв многолетних насаждений в республике дагестан Реферат. В статье приведены некоторые итоги мониторинга почв многолетних насаждений в Республике Дагестан |
| Программа дисциплины «Социально-экономическая система современной... Рс – работа на семинарах, р – оценка за реферат, Эс – оценка за эссе, Эк – оценка за устный экзамен | | Программа дисциплины «Социально-экономическая система советской и... Рс – работа на семинарах, р – оценка за реферат, Эс – оценка за эссе, Эк – оценка за устный экзамен |
| Примерная программа наименование дисциплины инструментальные методы исследования почв и растений Инструментальные методы исследования почв и растений является предшествующей дисциплиной для следующих дисциплин: история и методология... | | Влияние климата на биологические свойства почв юга россии Обобщение результатов влияния климата на эколого-биологические свойства почв юга России 110 |
| Методические подходы оценки плодородия садовых агроценозов западного предкавказья бузоверов А. В Ат. Разработаны методические подходы к проведению почвенного мониторинга в садах и установлены показатели (тесты) оценки плодородия... | | Контрольная работа по русскому языку №2 по теме «Правописание приставок» Понятие о качестве образования. Оценка как элемент управления качеством. Традиционные и современные средства оценки (рейтинг; мониторинг;... |
| Всю ночь крепко закрыты з…л…тые к…рзинки одуванчика Понятие о качестве образования. Оценка как элемент управления качеством. Традиционные и современные средства оценки (рейтинг; мониторинг;... | | Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «средняя общеобразовательная... Понятие о качестве образования. Оценка как элемент управления качеством. Традиционные и современные средства оценки (рейтинг; мониторинг;... |
