ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. МИРОВОЙ ОПЫТ ИЗУЧЕНИЯ ВОДНОГО РЕЖИМА 8 ПОЧВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
1.1. Глобальные изменения природной среды 8
1.2. Ресурсосберегающее земледелие и опыт изучение водного баланса почв
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО СТАЦИОНАРА АЛТАЙСКОГО ГОСУДАРСТВННОГО УНИВЕРСИТЕТА В ЗОНЕ СУХОЙ СТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
2.1. История создания и приборная база стационара «Полуямки» 23
2.2. Агроклиматические особенности и дизайн тестовых участков
стационара «Полуямки» 30
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ И РАСЧЕТА ВОДОУДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВ 38
3.1. Современная концепция потенциала почвенной влаги 38
3.2. Измерение почвенной влаги и матричного потенциала 43
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ МОНИТОРИНГА ВОДНОГО РЕЖИМА ПОЧВ НА СТАЦИОНАРЕ «ПОЛУЯМКИ»
4.1. Результаты мониторинга почвенной влаги 47
4.2. Результаты мониторинга матричного потенциала 48
4.3 Результаты измерений матричного потенциала 52
4.4. Дискуссия и рекомендации 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 63
ПРИЛОЖЕНИЯ 77
Глобальное потепление и рост населения земли порождают многочисленные проблемы: повышение частоты и интенсивности засух, дефицит осадков, деградация почвенного покрова, сокращение численности животных видов суши и океана и как итог возрастают риски для здоровья человека, сокращаются источники средств существования, нарастает угроза продовольственной безопасности и водоснабжения, а стало быть безопасности и замедления экономического роста (ВМО, 2018, С.5).
Особенно актуально проявление этих проблем в аридных и семиаридных областях, экосистемы которых особенно чувствительны к изменению отдельных элементов. Например, распашка отвальным способом американских прерий в 1930-е годы и последовавшие затем катастрофические пыльные бури получили название в литературе - «Великая пыльная чаша». Пыльные бури 1930-х годов в США вызвали широкую общественную озабоченность по поводу землепользования, деградации и необходимости устойчивого управления земельными ресурсами. В ответ на это в 1935 году была создана Служба охраны почв Министерства сельского хозяйства США. В 1937 году президент США Франклин Д. Рузвельт произнес самую лаконичную формулировку проблемы, которая актуальна для многих стран и по настоящее время: «страна, которая разрушает свою почву, разрушает себя сама» (FAO and ITPS. 2015, C. 223). С этого момента сначала в США и Канаде, а затем и во всем мире получила развитие почвозащитная обработка, которая в том числе позволяла использовать существующий зональный потенциал атмосферной и почвенной влаги.
Традиционно утверждается, что одним из наиболее значимых лимитирующих факторов, влияющих на устойчивость сельскохозяйственного производства в степной зоне, является ход метеорологических элементов. В сухой степи Евразии в отдельные годы возникает дефицит атмосферных осадков (засухи), а также существует проблема неравномерного распределения осадков с минимумом в мае-июне и максимумом в июле-августе, что в целом неблагоприятно для формирования урожая большинства сельскохозяйственных культур. Радиационный баланс в сухой степи с одной стороны, безусловно, оптимален для выращивания теплолюбивых культур, но с другой - способствует увеличению испаряемости. В описанных климатических условиях особенно актуально изучение почвенной влаги и не столько ее объема, сколько ее доступности для растений.
Продолжительное время процесс доступности почвенной влаги изучались расчетными методами с использованием метеорологических данных или моделировались в лабораторных условиях. В настоящее время появилась уникальная техническая возможность организации инструментального агроэкологического мониторинга для получения в реальном времени и анализа значимых для агрономии метеорологических и почвенно-гидрологических параметров.
Объект исследования - Южный чернозем суглинистый среднемощный малогумусный в подзоне сухой степи Алтайского края.
Предмет исследования - анализ инструментальных измерений динамики объема и доступности почвенной влаги в течение вегетационных периодов 2013-2016 года южного чернозема в подзоне сухой степи под традиционными и ресурсосберегающими технологиями земледелия.
Цель данной работы Анализ и интерпретация данных инструментальных наблюдений по объему и доступности почвенной влаги растениям для оценки функции влагоудержания почв под традиционными и ресурсосберегающими технологиями земледелия на стационаре Алтайского государственного университета в сухостепной зоне Алтайского края за вегетационные периоды 2013 и 2016 годов.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Описать современные подходы к ресурсосберегающим технологиям земледелия на фоне глобальных изменений природной среды
2. Проанализировать теоретические подходы к изучению элементов водного баланса почв в России и за рубежом
3. Раскрыть особенности современной концепции потенциала почвенной влаги
4. Описать современные инструменты измерения и методы расчета потенциала почвенной влаги для оценки функции влагоудержания почв
5. Проанализировать результаты измерений и расчета объема
и доступности растениям почвенной влаги на различных глубинах 30 см - 60 см - 120 см для оценки влагоудерживающей способности суглинистых среднемощных малогумусных южных черноземов под различными технологиями земледелия по данным агрометеорологического стационара Алтайского государственного университета в сухой степи.
6. Разработать рекомендации по применению ресурсосберегающих технологий земледелия для улучшения водоудерживающих функций суглинистых среднемощных малогумусных южных черноземов в сухой степи Алтайского края
Полученные результаты необходимы для внедрения и адаптации ресурсосберегающих технологий земледелия в зоне сухой степи не только Алтайского края, но и приграничных субъектов России и Казахстана, для которых характерны схожие проблемы в растениеводстве - ветровая эрозия и дефицит осадков.
Глобальные изменения климата, рост народонаселения и сокращение пригодных для сельского хозяйства почв являются основными вызовами современности. Возможность решить данные проблем находится в плоскости поиска новых технологических решений, которые объединяет ключевой термин «ресурсосбережение». В настоящий момент речь идет о смене традиционных парадигм производства и потребления энергии в широком смысле. Это затрагивает все глобальные круговороты тепла, воды и веществ. В этой связи, сохранение почв и использование их эндогенных свойств, которые обусловлены региональными климатическими особенностями и которые являются важнейшим звеном во всех перечисленных круговоротах, является одной из актуальнейших задач для целого цикла географических и агрономических наук.
В результате проделанной работы были получены следующие выводы:
1. Возможности расширения посевных площадей в мире исчерпаны. На фоне климатических изменений, деградации почвенного покрова и роста населения земли наблюдается переход к ресурсбергающим технология земледелия со среднегодовыми темпами 10.5 млн. га.
2. В российской и международной почвенной гидрологии накоплен значительный опыт по изучению водного баланса почв и его элементов влагоудерживающей способности почв.
3. Современная концепции потенциала почвенной влаги в
последние десятилетия была дополнена региональными знаниями о взаимосвязи влагоудерживающей способности почв, гранулометрического состава и технологий земледелия в широком смысле, включая не только почвенную обработку, но и севообороты, удобрения и средства защиты растений.
4. Расширить и дополнить знания о влагоудерживающей способности почв, которая описывается через объем и доступность почвенной влаги, помогают современные инструменты измерения в режиме онлайн.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
