Алтайский Краевой Инновационный Банк Данных
Министерство экономического развития Алтайского края
Управление инновационного развития и кластерной политики 
Алтайский Центр
Кластерного Развития
Инновации

Исследование трансформации процессов почвообразования и показателей плодородия в пахотных почвах Алтайского края по природно-почвенным зонам

Отношение к критическим технологиям:
Технологии оценки ресурсов и прогнозирования состояния литосферы и биосферы


Контактная информация

Название организации
ФГБОУ ВПО "Алтайский государственный аграрный университет"


ФИО руководителя организации
Макарычев Сергей Владимирович


Юридический адрес
Алтайский край, г. Барнаул, пр. Красноармейский 98


Почтовый адрес
656099 Алтайский край, г. Барнаул, пр. Красноармейский 98


ФИО руководителя проекта:
Морковкин Геннадий Геннадьевич


Аннотация проекта

Постановка и описание научной или научно-технической проблемы, решаемой в рамках Проекта
Состояние почвенного покрова, уровень плодородия почв во многом определяют продуктивность возделываемых сельскохозяйственных культур, уровень развития агропромышленного комплекса. Современные почвы претерпевают значительные изменения в процессе освоения и использования в сельскохозяйственном производстве. В настоящее время отсутствует система планомерного слежения за состоянием почв, через периодически проводимые туры почвенных обследований и картографических работ государственными предприятиями сети «Гипрозем», а полученные в 80-90-е годы данные не отражают современного состояния пахотных угодий. Крайне недостаточно объективных знаний, о состоянии почвенного покрова, направленности и интенсивности изменений параметров почвенного плодородия, необходимых для эффективного ведения сельскохозяйственного производства. Заявленный проект направлен на выявление трансформации процессов почвообразования и показателей плодородия пахотных почв в разных природно-почвенных зонах Алтайского края в условиях интенсивной антропогенной нагрузки и на прогнозирование изменений почвенного плодородия агрогенных почв.


Современное состояние исследований в данной области науки, сравнение ожидаемых результатов с мировым
Высокая распаханность территорий во всем мире и в нашей стране в последнее время определила повышенное внимание ученых почвоведов и практиков земледелия к состоянию плодородия, развитию почв и в целом к сущности почвообразования в пахотных почвах. Почвы, в той или иной степени изменённые человеком получили общее название антропогенных почв, а почвы пахотных угодий стали называться агрогенными (Герасимова, Строганова, Можарова, Прокофьева, 2003) Однако сущность самого процесса агрогенеза ещё далеко не раскрыта. От состояния почв, уровня плодородия во многом зависит продуктивность возделываемых сельскохозяйственных культур, уровень развития агропромышленного комплекса. Современные почвы претерпевают значительные изменения в процессе освоения и использования в сельскохозяйственном производстве (Ковда, 1977, 1981; Ахтырцев, 1977; Кочуров, 1982 и др.). В составе сельскохозяйственных угодий Алтайского края пахотные земли составляют в среднем 64 %, причем в степных районах доля пашни достигает 70-80 %. Анализ данных качественного состава земель в Алтайском крае по состоянию на 01.01.96 г. (Бивалькевич, Бурлакова, Поляков, Пудовкина, 1998) показывает, что на 96,3 % земли пахотных угодий дефляционно и эрозионноопасны, дефлированы и эродированы, засолены, заболочены. На долю благоприятных земель, не затронутых эрозией и дефляцией, непереувлажненных, незасоленных приходится всего 3,7 % пахотных угодий края, или 258211 га. При распашке земель и смене естественной растительности сельскохозяйственными культурами резко уменьшается количество органического вещества, поступающего в почву (Тюрин, 1965), вместе с тем, в пахотном слое возрастает интенсивность процессов минерализации органического вещества. Распаханные почвы часто подвержены воздействию водной и ветровой эрозии. Б.И. Кочуров (1989) приводит вычисления, что на территории бывшего СССР эрозией охвачены 373 тыс. км2земель, дефляцией - 670 тыс. км2. В.А. Ковда (1981), обобщая многочисленные литературные данные, пишет, что почвы после 50-75 лет сельскохозяйственного использования без органических удобрений и травосеяния подвержены эрозии и могут утратить 20-50% запасов гумуса и до 10-30 см гумусового горизонта. Потеря 1 см гумусового слоя влечет снижение потенциального урожая сельскохозяйственных культур до 1 ц/га. Потеря гумусового слоя влечет за собой определенную степень опасности еще и чрезвычайно длительным сроком его восстановления. Так, И.В. Иванов (1996) определяет характерное время формирования гумусового горизонта черноземов мощностью до 30 см - до первых сотен лет, а гумусового горизонта до 60 см - 3-3,5 тыс. лет. Эрозионные потери компонентов почвенного плодородия для почв Австрии отмечают H. Wilhelm, D. Patter, K. Mayer, H. Holzner (1997), для почв США - LeeLindaK. (1996). Д.С. Булгаков, Ю.А. Славный (1996) установили потери гумуса для каштановых и темно-каштановых почв, в процессе их длительного (70-100 лет) сельскохозяйственного использования (Волгоградская, Ростовская, Саратовская обл., Калмыкия). Каштановые почвы потеряли 37, а темно-каштановые 41% гумуса. Б.М. Когут (1996) установлено, что в черноземах при продолжительном их использовании под пашню (20-100 лет) содержание гумуса в пахотном слое уменьшается по сравнению с целиной на 20-30%. Снижение содержания гумуса в почвах отмечается и в Центрально-Черноземной зоне (Шелганов, 1998), на Северном Кавказе (Шапошников, 1998), в Поволжье (Чуб, Медведев, Гюрова, 1998), в Западной Сибири (Милащенко, 1998). Основными причинами потерь гумуса являются эрозия и дефляция. Изучению изменения свойств и признаков черноземов под влиянием интенсивной сельскохозяйственной нагрузки посвящены работы многих исследователей. Причем, одни из них отмечают положительный эффект окультуривания черноземов при их правильном научно-обоснованном использовании (Адерихин, 1962; Рудой, 1964; Гринченко и др., 1965; Орловский, Рудой, 1965, Страняк, Талофанова, 1965; Афанасьева, 1966), другие отмечают ухудшение свойств и снижение потенциального плодородия при распашке (Либерот, 1965; Wehrmann, 1967; Крупкин, 1993; Беляев, 1996; Брехова, Щеглов, 1996). Черноземные почвы, естественно сформировавшиеся в природных условиях Алтайского края как высокоплодородные, в настоящее время утратили большую часть своего плодородия. Составляющие третью часть общей площади земельного фонда края и занимающие площадь 5,62 млн. га (Бурлакова, Татаринцев, Рассыпнов, 1988), черноземы испытывают максимальную антропогенную нагрузку, что и приводит к их ускоренной деградации (Морковкин, 2000). Поэтому для целей сохранения, а также повышения плодородия почв в настоящее время имеют большое значение оценка их современного состояния, выявление процессов, снижающих плодородие почв и разработка мероприятий, направленных на ликвидацию негативных последствий. Необходимо объективно и точно выявить направление эволюции почв, находящихся в режиме интенсивного сельскохозяйственного использования. Назрела необходимость проведения мониторинга почв с целью своевременного обнаружения возможных негативных процессов, их устранения и проведение мероприятий по воспроизводству плодородия почв. Данные мероприятия должны проводиться на уровне региона в целом и на уровне отдельных хозяйств. Вместе с тем, в изучении проявления деградационных процессов по природно-почвенным зонам Алтайского края остается много неясных вопросов, в частности о скорости их протекания, балансе органического вещества в целом. В связи с тем, что проблемы сохранения плодородия почв носят общемировой характер и решение указанных вопросов подтверждается концепцией рационального природопользования и охраны окружающей среды, основанной на принципе устойчивого развития, принятом на конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-Де-Жанейро, июнь 1992), а одним из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации утверждено «Рациональное природопользование» и в перечень критических технологий Российской Федерации включены «Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения» (Указ Президента Российской Федерации от 7 июля 2011 г. № 899) тематика предлагаемого к реализации проекта актуальна и исследования соответствуют мировому уровню.


Новизна подхода в решении обозначенной проблемы
Изучение состояния почвенного покрова и прогноз изменения плодородия почв по природно-почвенным зонам будет проведено с использованием основного метода почвоведения – сравнительно-географического, включая экспедиционные исследования. Кроме этого будут применяться профильный, морфологический методы, методы моделирования почвенных процессов, ГИС-технологии. В основу исследований будут положены принципы генетичности, историчности, воспроизводимости, изменчивости и стабильности. Оценка современного состояния почв по природно-почвенным зонам будет проведена с использованием современных ГИС-технологий при применении программ компьютерного распознавания образов, широкого использования методов цифровой обработки и дешифрирования информации о состоянии почвенного покрова по космоснимкам земной поверхности, что соответствует мировому уровню проведения подобных исследований и отличается достаточным уровнем новизны. Предлагаемые методы и подходы в области изучения состояния почвенного покрова и плодородия почв применяются при проведении современных научных исследований.


Описание области применения результатов научно-исследовательской работы
Органы государственного управления в области природопользования и охраны окружающей среды. Органы государственного управления сельским хозяйством. Сельскохозяйственные предприятия. Полученные в результате исследований данные могут послужить основой для разработки программ рационального природопользования, охраны почвенного покрова, воспроизводства почвенного плодородия, разработке мероприятий по снижению негативного влияния деградационных процессов с учетом природных особенностей по зонам Алтайского края.


Имеющийся у коллектива научный задел по предлагаемому проекту, полученные ранее результаты, разработ
Члены научного коллектива имеют опыт теоретического и экспериментального исследования по оценке состояния почвенного покрова. У коллектива авторов имеется научный задел по предлагаемому проекту. Предшествующими исследованиями (Морковкин, 2000) выявлены степени деградации и скорости снижения содержание гумуса в черноземах степной зоны Алтайского края на современном этапе почвообразования под влиянием интенсивной антропогенной нагрузки. Рассчитаны балансы органического вещества и элементов питания растений на примере административного района умеренно засушливой колочной степи Алтайского края. Доказана, на основе многолетних данных, несбалансированность по всем элементам питания и органическому веществу почв, что влечет за собой дальнейшее прогрессирующее развитие деградационных процессов, снижение потенциального плодородия почв. Показано, что за 100 лет сельскохозяйственного использования в почвах потеряно более половины содержания гумуса, скорость потерь особенно высока на современном этапе.


Перечень основных публикаций и публичных выступлений, в которых отражены достигнутые результаты научно-исследовательских работ по проекту
-


Перечень международных, федеральных, региональных и муниципальных конкурсов, в которых проект был признан победителем
-


Текущая стадия разработки проекта
Научно-исследовательская работа


Патентная чистота научно-технического задела, его защищенность
Данный вопрос не рассматривался


Тип научно-исследовательской работы
Поисковые проблемно-ориентированные исследования


Описание основных ожидаемых научных результатов
Будут получены научные результаты исследований по оценке современного состояния почвенного покрова и изменения состояния параметров почвенного плодородия по сравнению с 2-мя турами почвенных обследований проведенных в Алтайском крае в 60–70-е и 80–90-е годы ХХ века по природно-почвенным зонам на базе типичных ключевых участков. Будет проведен анализ трансформации процессов почвообразования под влиянием длительного использования почв в составе пахотных угодий, выявлены степени изменений показателей почвенного плодородия при разной интенсивности антропогенной нагрузки.


Ожидаемая научная, научно-техническая продукция
Научные статьи, научные рекомендации, научные отчеты


Срок реализации Проекта (месяцев)
24


Необходимый объем финансирования (тыс. руб.)
800


Ключевые слова

Биоконтроль, Биологическая вариативность, Ветеринария, Животноводство / земледелие, Загрязнение воды / водообработка, Загрязнение воздуха /обработка воздуха, Загрязнение почвы, Зерноводство, Измерение и детекция загрязнений, Окружающая среда, Пестициды, Покрытие семян, Садоводство, Сельское хозяйство, Сельскохозяйственная техника /технология, Стихийные бедствия, Техника и технология охраны окружающей среды, Технологии дистанционного сбора данных, Точное земледелие, Экология


Графические, презентационные, текстовые и иные материалы к проекту

-