name: Эффективность средств воспроизводства плодородия дерново-подзолистых почв при освоении закустаренных залежных земель в условиях Северо-Запада РФ
keyword_list: многолетние травы однолетние травы древесно-кустарниковая растительность мелиорант залежные земли плодородие
abstract: Целью исследования было научное обоснование ряда технологических вариантов освоения закустаренной залежи на дерново-подзолистой почве с использованием современных методов предварительной переработки древесно-кустарниковой растительности при сочетании с экономичными местными средствами химической мелиорации почв.  
  Методы исследования. Мелкоделяночный модельно–полевой опыт был заложен в 2017 году на залежи с дерново-слабоподзолистой глееватой тяжелосуглинистой почвой (рНKCl – 4,27, Нг - 8,60 смоль(экв)/кг, Sобм. - 11,30 смоль(экв)/кг, V – 57 %, Р2О5 подв. – 54 мг/кг, К2Оподв. – 123 мг/кг, органическое вещество – 3,87%).  Почва производственного опыта – того же генезиса, но с несколько лучшими агрохимическими свойствами(рНKCl – 5,47, Нг – 4,85 смоль(экв)/кг, Sобм. - 8,70 смоль(экв)/кг, V – 64 %, Р2O5подв. – 137 мг/кг, К2Оподв. – 111 мг/кг, органическое вещество – 5,93 %.  
  Опыты проводились на базе травяного звена полевого севооборота «однолетние травы + многолетние травы – многолетние травы – многолетние травы». Модельно-полевой опыт двухфакторный. Фактор А – продукты технологической переработки ДКР продуктивностью 100т/га: щепа (100т/га), сечка (100т/га), биоуголь (10т/га), зола (1,05т/га). Фактор Б – комплекс химических мелиоратов (КМ): КМ 1 – птичий помёт (ПП), 20 т/га + доломит сыромолотый (ДСМ), 1Нг (двухслойное внесение) + К70,; КМ 2 – ПП, 40т/га + ДСМ, 1Нг (двухслойное внесение) + К140; КМ 3 – ПП, 20 т/га + ДСМ, 1Нг (заделка под плуг) + К70; КМ 4 – ПП, 40 т/га + ДСМ (заделка под плуг) + К140. Контрольный вариант – запашка дернины. Всего в опыте 25 вариантов. Общая площадь делянки – 3,3 м2, учётная – 1,5 м2; повторность – трёхкратная. В производственном опыте оценивалась эффективность только химических мелиорантов. Он включал четыре варианта: 1) контроль – запашка дернины без удобрений, 2) ДСМ, 1Нг (12 т/га), 3) ПП, 80т/га, 4) ДСМ, 12т/га + ПП, 80т/га. Площадь делянки – 1,25 га, повторность – трёхкратная. В составе полученной из ДКР щепы преобладали фракции размером от 5 до 15 см, в составе сечки – от 5 до 10 мм. Оба продукта имели влажность 44 %, зольность – 1,9 % и содержали в сухом веществе 0,4 % N, 0,19 % Р2О5 и 0,24 %  К2О. В составе золы – 3,1 % Р2О5 и 10,1 % К2О. Использованные в опытах химические мелиоранты несколько различались по составу и свойствам. Партия птичьего помёта для модельно – полевого опыта содержала в сухом веществе 2,8 % N, 4,59 % Р2О5 и 2,43% К2О, для производственного – 3,24, 4,11 и 2,3% соответственно. Нейтрализующая способность сыромолотого доломита в первом опыте – 75 %, во втором – 90,8 %. Щепа, сечка и биоуголь заделывались под вспашку, помёт – под вспашку и культивацию, зола – под предпосевную обработку почвы. Заделка сыромолотого доломита долями – (послойно) под вспашку и предпосевную обработку почвы. Учёт урожая в опытах – сплошной весовой. Статистическая обработка данных выполнена дисперсионным методом. Химические анализы выполнялись в аккредитованной лаборатории ФГБУ «Станция агрохимической службы «Псковская» по соответствующим стандартным методикам. 
  Результаты исследований. 1. Современное состояние земельного фонда ООО «София» Тосненского района Ленинградской области типично для всего Северо-Западного региона РФ. На долю залежных земель хозяйства приходится 24 % площади сельскохозяйственных угодий. Их культуртехническое состояние неудовлетворительное. Степень закустаренности колеблется от 26 до 79 %, степень закаменённости – от слабой до средней. Ботанический состав ДКР представлен на 97 % ольхой серой, осиной обыкновенной, берёзой бородавчатой и видами ивы. В автоморфных условиях на залежи господствуют берёза и осина, в полугидроморфных – ива. Запас надземной биомассы ДКР на залежных землях определяется её ботаническим составом, почвенно-экологическими условиями и продолжительностью периода зарастания, достигая при сплошном зарастании 120 – 140 т/га при доминировании ивы и 150 – 180 т/га – берёзы и осины.  2. Обработка почвы и применение средств воспроизводства плодородия при освоении залежи вызвали улучшение неблагоприятных агрофизических свойств тяжелосуглинистой глееватой дерново-подзолистой почвы. Через три года после освоения доля агрономически ценных агрегатов увеличилась в среднем на 11 %, в том числе водопрочных – на 15 %; плотность сложения уменьшилась на 0,13 г/см3, а пористость и полевая влагоёмкость повысились на 4,2 и 1,6 % соответственно. Запашка продуктов переработки древесно-кустарниковой растительности в большей степени влияла на общее содержание агрегатов диаметром 0,25 – 10 мм и в меньшей – на их водопрочность. Комплекс химических мелиорантов (сыромолотый доломит и птичий помёт) способствовал улучшению всех агрофизических свойств.  3. Неудовлетворительные кислотно-основные свойства осваиваемой почвы в результате заделки в неё щепы и сечки из ДКР ухудшались. Биоуголь оказывал слабое, а зола – выраженное положительное влияние на эти свойства. Необходимый для требовательных кормовых культур уровень оптимизации кислотно-основных свойств достигался применением доломита и птичьего помёта. В расчёте на 1 т сыромолотого доломита рНKCl увеличивался на 0,05 – 0,10 ед., на 1 т помёта – на 0,008 – 0,009 ед. Оптимальные показатели (рНKCl – 5,64 – 5,89; Sобм. – 11,62 – 12,90 сМоль/кг; V – 81 – 85 %) исходно сильнокислой почвы достигались сочетанием комплекса мелиорантов с биоуглём и золой.  4. Динамика показателей обеспеченности почвы органическим веществом и основными макроэлементами зависела от баланса этих веществ и элементов в звене севооборота. Незначительный профицит баланса органического вещества формировался в вариантах опыта с заделкой в почву щепы, сечки и биоугля. Во всех вариантах с продуктами переработки ДКР дефицитным был баланс азота и калия, а в большей части – и фосфора, что вызвало снижение в среднем по вариантам содержания легкогидролизуемого азота на 14, подвижных соединений фосфора – на 21, калия – на 9 %. Профицитный баланс и выраженная оптимизация комплекса агрохимических свойств почвы обеспечивались совместным внесением продуктов переработки ДКР с комплексом химических мелиорантов.  В среднем по вариантам опыта затраты остаточного фосфора и калия мелиорантов на повышение содержания в почве подвижных соединений Р2О5 и К2О на 1 мг/кг составили 10,5 и 9,9 кг соответственно. 5. При заделке в кислую тяжелосуглинистую почву продуктов переработки древесно-кустарниковой растительности наблюдалось значительное  (на 42-80 %) снижение урожайности первой сельскохозяйственной культуры – однолетних трав. Отрицательное влияние сечки и щепы было ощутимым и в последующие  два года. В результате продуктивность звена севооборота в варианте опыта с заделкой в почву сечки понизилась относительно показателя контрольного варианта в 15,9 т/га к.ед. на 34 %,  щепы – на 16 %, а биоуголь и зола оказались неэффективными. 6. Поскольку при современных технологиях освоении закустаренной залежи заделка в почву продуктов переработки ДКР неизбежна, предотвратить негативные последствия и добиться высокого агрономического эффекта можно применением химических мелиорантов с учётом конкретных почвенных условий. Изучаемый в модельно-полевом опыте комплекс мелиорантов (доломит сыромолотый, 10 т/га и птичий помет, 20-40 т/га в сочетании с К70-140) обеспечил повышение продуктивности звена севооборота на фоне заделанных в почву щепы с 13,3 до 19,0 (на 43 %), сечки – с 10,5 до 19,2 (на 83 %), биоугля – с 16,1 до 21,4 (на 33 %), золы – с 15,6 до 21,2 т/га к.ед. (на 37 %). 7. Заделка в почву продуктов переработки ДКР ухудшила кормовую ценность зелёной массы однолетних трав, снизив в среднем содержание сырого протеина и зольных веществ на 8 и 13 % (отн.) соответственно. Применение комплекса мелиорантов повысило в среднем по вариантам содержание сырого протеина с 8,8 до 17,2 (на 94 %), сырой золы - с 4,5 до 6,9 (на  53 %), фосфора  - с 0,25 до 0,33 (на 32 %), кальция – с 0,29 до 0,41 (на 41 %), калия – с 1,78 до 2,80 % (на 57 %). В последующие годы качественный состав зелёной массы многолетних трав во многом зависел от доли клевера лугового в составе травостоя. В вариантах опыта с применением высоких доз помёта этот показатель снижался, что ослабляло положительное действия комплекса мелиорантов на качество продукции.  8. Минимальной затратностью (18,5 – 25,8 тыс. руб./га) характеризовались технологии освоения закустаренной залежи, основанные на одновременной переработке ДКР в щепу или сечку и заделке их в почву, а максимальной (85,8 тыс. руб./га) – с предварительной переработкой в биоуголь. Применение комплекса химических мелиорантов удорожало все технологические варианты освоения на 22 – 28,4 тыс. руб./га. При оценке экономической эффективности по стоимости производимого за счёт получаемых кормов молока все изученные технологические варианты освоения залежи обеспечивали полную окупаемость затрат при уровне рентабельности от 143 до 290 %.  Максимальный уровень чистого дохода в 251,9 – 352,8 тыс. руб./га за три года получен в вариантах совместного применения продуктов переработки ДКР и комплекса местных мелиорантов. Уровень рентабельности производства продукции в звене севооборота при освоении незакустаренной залежи (производственный опыт) был в среднем вдвое выше, чем среднезакустаренной.  9. На высокогумусной тяжёлой дерново-подзолистой почве осваиваемой залежи повышение доз птичьего помёта с 20 до 40 т/га по сухому веществу значительно ускоряло процесс оптимизации неблагоприятных агрофизических и агрохимических свойств почвы, но с агрономических позиций было оправдано только при заделке в почву сечки и биоугля (прибавка продуктивности 13-14 %). Дробление на два приёма и послойное внесение полной (по гидролитической кислотности) дозы доломита сыромолотого целесообразно только при сочетании с технологиями корчевки и мульчировки (внесения сечки) ДКР (прибавка продуктивности 12 – 13 %).  
  Научная новизна исследования заключается в том, что в нём впервые в современных почвенно-климатических условиях Северо-Запада РФ:       
  - установлены закономерности и параметры трансформации свойств дерново-подзолистой почвы закустаренной залежи в зависимости от варианта культуртехнической мелиорации и доз химических мелиорантов; 
  - выполнена комплексная (агрономическая, экологическая и экономическая) оценка вариантов вторичного освоения залежи на основе предварительной переработки древесно-кустарниковой растительности и применения новых местных мелиорантов; 
  - обоснована обязательность сочетания на дерново-подзолистой почве мероприятий культуртехнической и химической мелиорации. 
  Рекомендации производству. 1. Учитывая затратность любых технологий сведения древесно-кустарниковой растительности и существенные негативные для сельскохозяйственных растений последствия её заделки в почву, залежные земли целесообразно вводить в оборот до их зарастания кустарником и мелколесьем.  2. При освоении закустаренных залежных земель с подвергшимися деградации плодородия почвами необходимо использовать технологии на базе современной мелиоративной техники, позволяющей заделывать ДКР в почву в переработанном виде, отдавая предпочтение с экономических позиций фрезерному (щепа), мульчировочному (сечка) и топливному (зола) технологическим вариантам сведения ДКР. С экологических позиций ограничения выбросов СО2 и воспроизводства плодородия дерново-подзолистых почв более обоснован выбор биоуглевого технологического варианта.  3. Для преодоления негативных для растений последствий заделки в почву продуктов переработки ДКР (экв. 100 т/га биомассы) и воспроизводства плодородия необходимо обязательно применять комплекс местных химических мелиорантов с  учётом конкретных почвенных и экономических условий: птичий помёт в дозах 20-40 т/га по сухому веществу, доломит сыромолотый в дозах по полной гидролитической кислотности, калийные удобрения – исходя из нуждаемости возделываемых культур.
  Теоретическая значимость диссертационной работы состоит в том, что в ней получена научная информация о влиянии на свойства почвы, а через них и на растение продуктов современных технологий переработки сводимой при освоении залежных земель древесно-кустарниковой растительности (в том числе при сочетании с химическими мелиорантами). Она вносит определённый вклад в развитие теоретических основ управления эффективным плодородием дерново-подзолистых почв и продукционным процессом однолетних и многолетних трав. 
  Практическая значимость исследования заключается в разработке рекомендаций сельскохозяйственным предприятиям по повышению экономической эффективности и экологической безопасности освоения залежных земель, подвергшихся частичному зарастанию древесно-кустарниковой растительностью. Их применение в ООО «София» Тосненского района Ленинградской области позволило добиться среднегодового экономического эффекта освоения закустаренной залежи в 72 тыс. руб/га.
chairman_dissertation_council.name: Федор
chairman_dissertation_council.surname: Ганусевич
chairman_dissertation_council.patronymic: Федорович
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой
chairman_dissertation_council.degree: Доктор сельскохозяйственных наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: -
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: -
chairman_dissertation_council.rinc_id: 557084
chairman_dissertation_council.orcid: 0000000318774453
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Виталий
organization_supervisor.surname: Морозов
organization_supervisor.patronymic: Юрьевич
organization_supervisor.position: ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 68.29.17
rubrics.name: Освоение целинных и залежных земель
oecds.code: 04.01.AM
oecds.name: AGRONOMY
oecds.code: 04.01.AH
oecds.name: AGRICULTURE, MULTIDISCIPLINARY
speciality_codes.name: Общее земледелие, растениеводство
speciality_codes.code: 06.01.01
supervisors.fio: Иванов А.И.
supervisors.scientific_degree: Доктор сельскохозяйственных наук
supervisors.speciality_code: Агрохимия
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Шевченко В.А.
opponents.scientific_degree: Доктор сельскохозяйственных наук
opponents.speciality_code: Общее земледелие, растениеводство
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Евстратова Л.П.
opponents.scientific_degree: Доктор сельскохозяйственных наук
opponents.speciality_code: Селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО СПБГАУ
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1027808999239
protection_organization.supervisor_name: ВИТАЛИЙ
protection_organization.supervisor_surname: МОРОЗОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ЮРЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО СПБГАУ
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.ogrn: 1027808999239
author_organization.supervisor_name: ВИТАЛИЙ
author_organization.supervisor_surname: МОРОЗОВ
author_organization.supervisor_patronymic: ЮРЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения