Забалуєв Віктор Олексійович. Едафо-фітоценотичне обґрунтування форму-вання і функціонування стійких агроекосистем на рекультивованих землях Степу України : Дис... д-ра наук: 03.00.16 - 2005.
Анотація до роботи:
Забалуєв В.О. Едафо-фітоценотичне обгрунтування формування і функціонування стійких агроекосистем на рекультивованих землях Степу України (рукопис).
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. – Національний аграрний університет, Київ, 2005.
Дисертація присвячена теоретичному обґрунтуванню і розробці практичних прийомів створення стійких агроекосистем на рекультивованих землях, які відповідають природоохоронній концепції землекористування та біологічного землеробства.
Визначено спрямованість геохімічних, агрохімічних і агрофізичних процесів, які відбуваються в штучних едафотопах Степової зони України при їх довготривалому сільськогосподарському використанні. Встановлено закономірності гумусонакопичення і динаміки елементів родючості в залежності від едафотопу та чергування сільськогосподарських культур за 30-річний період.
Для Степу України адаптована до умов рекультивованих земель (для едафотопів без використання родючого шару ґрунту) технологія вирощування фітомеліоративних агрофітоценозів з високою продуктивністю, грунтотворним впливом, енергетичною ефективністю та довговічністю. Розроблені основи ефективного використання рекультивованих залізорудних шламосховищ.
Запропоновані зміни до технології сільськогосподарської рекультивації порушених земель. Обґрунтована необхідність та тривалість стабілізаційно-фітомеліоративного періоду при рекультивації земель сільськогосподарського призначення
У дисертації наведено теоретичне узагальнення і вирішення екологічної проблеми – створення стійких агроекосистем на рекультивованих ландшафтах степової зони України, які відповідають природоохоронній концепції землекористування та біологічного землеробства, забезпечують стале виробництво якісної продукції рослинництва з мінімальними витратами матеріальних ресурсів, максимальним фітомеліоруючим ефектом та інтенсивним ґрунтотворненням у штучних едафотопах, що виявляється у наступному:
1. Техногенні території, що утворились при винесенні на денну поверхню гірських порід, є якісно новими едафо-технічними компонентами екосистем зі специфічним складом і властивостями та взаємодією з навколишнім середовищем. Геологічні відкладення голоцен-олігоценового віку, як едафічний компонент екосистеми, характеризуються азональністю, неоднорідністю гранулометричного, мінералогічного і хімічного складу, різним ступенем дисперсності і низькою забезпеченістю основними біофільними елементами.
2. У розкривній товщі геологічних відкладень родовищ корисних копалин Степу України основну масу складають полімінеральні полідисперсні нефітотоксичні гірські породи, які використовуються як підстилаюча основа (підґрунтя педоземів) при створенні штучних едафотопів з насипним шаром ґрунтової маси або без покриття шаром ґрунту (літоземи).
3. На початку біологічного освоєння літоземи, в порівнянні із зональними непорушеними ґрунтами, характеризуються несприятливими едафічними властивостями, мають більше лімітуючих чинників для росту і розвитку культурних рослин, а їх обмежувальний рівень - більш значний. Однак при їх сільськогосподарському освоєнні і використанні більшість лімітуючих факторів (поживний режим, засолення, фізичні властивості) зменшують свій обмежувальний рівень.
4. За термодинамічними показниками полімінеральні гірські породи характеризуються як потенційно-здатні до ґрунтоутворення. Кращі характеристики мають сіро-зелені мергелисті, темно-сірі, червоно-бурі глини та лесоподібні суглинки.
5. Створення стійких високопродуктивних агроекосистем на літоземах базується на відповідності агрофітоценозу едафічним умовам, здатності до самоорганізації на еколого-біологічній (фітоценотичній та структурно-динамічній) основі, а також на використанні енергетичних субсидій (мінеральних і органічних добрив, біологічного азоту від симбіозу бобових рослин і азотфіксаторів).
6. Важливим фактором підвищення стабільності агроекосистем на рекультивованих землях є введення в технологію рекультивації стабілізаційно-фітомеліоративного періоду, протягом якого усувають локальні просідання поверхні та проводять фітомеліорацію літоземів шляхом створення на них багаторічних бобових і бобово-злакових агроценозів. Завдяки цьому літоземи набувають сприятливих фізичних, агрохімічних і біологічних властивостей. В подальшому вони можуть покриватись шаром ґрунту або використовуватись без покриття їх ґрунтовою масою. Термін часу на стабілізацію поверхні залежить від глибини порушеної товщі, літологічного складу, технології відвалоутворення і становить не менше 15-25 років.
7. Сільськогосподарське освоєння літоземів сприяє акумуляції енергії і інтенсифікації гумусоутворення. Вміст гумусу у верхньому 20 см шарі збільшився з 0,2-0,35% до 0,8-1,1%. Рівень енергоємності органічних компонентів у порівнянні з чорноземами збільшився з 3,6–5,0 % на початку освоєння до 15,8– 22,0% через 32 роки.
8. Встановлено багаторічний ефект від фітомеліорації інокульованої люцерни та стартового внесення добрив, виражений вищою продуктивністю наступних культур (в середньому по шести породах за 20-річний період): від внесення гною – 202%, від фосфорно-калійних добрив - 164 %, від інокуляції ризоторфіном - 17,5 %.
9. У процесі сільськогосподарського освоєння і використання в літоземах відбуваються зміни едафічних властивостей: якщо на початку їх біологічного освоєння вони є низькородючими екотопами і здатні забезпечити едафічними ресурсами лише багаторічні бобові трави, то вже через 8-10 років освоєння рівень їх родючості забезпечує задовільні умови (на нетривалий період) для мега- та мезотрофних рослин.
10. Сільськогосподарське освоєння літоземів доцільно поділити на такі етапи: на першому (7-10 років) створюють одновидові агроценози багаторічних бобових трав з паровим полем і плануванням поверхні між посівами; на другому (6-8 років) – складні бобово-злакові багаторічні агрофітоценози з співвідношеннями бобових і злакових компонентів при сівбі 50:50%. На третьому етапі (при перезалуженні) частка багаторічних бобових трав збільшується до 66-75 % в залежності від рівня родючості едафотопу. Завдяки оптимізації норм висіву компонентів додатково формується до 4,2-5,1 ц/га високоякісного бобово-злакового сіна щорічно протягом перших 4-х років використання.
11. Висока продуктивність бобово-злакових агрофітоценозів впродовж тривалого періоду господарського використання забезпечується завдяки підбору екологічно і фітоценотично сумісних компонентів.
12. На літоземах ефективною є ранньовесняна безпокривна сівба бобово-злакової травосуміші. Встановлено, що покривні культури пригнічують розвиток багаторічних трав, особливо бобових. Недобір урожаю протягом перших трьох років використання в залежності від едафотопу становив у середньому за рік 6,5-8,7 ц/га повітряно-сухої надземної маси, причому найбільша різниця зафіксована в перший рік використання – 11,3-12,2 ц/га.
13. Завдяки фітомеліорації бобовими складний агрофітоценоз забезпечує високу продуктивність навіть без застосування добрив протягом перших 3-4-х років життя. Подальше його ефективне використання повинно супроводжуватись застосуванням азотних підживлень. Порівнюючи з неудобреним варіантом, прибавка врожаю від ранньовесняного внесення аміачної селітри (N60) на 4-му році життя становила 11,9-15,8 ц/га.
14. Технологія створення і використання багаторічних бобово-злакових агрофітоценозів має ресурсо- та енергозберігаючий характер: коефіцієнт енергетичної ефективності становить 5,7-7,0 залежно від едафотопу та способу створення.
15. Вміст важких металів у рослинній продукції, вирощеній на літоземах, не перевищував ГДК на всіх субстратах, за винятком заліза у рослинах люцерни, вирощеної на суміші червоно-бурих глин і суглинків. Багаторічні бобові та злакові трави на рекультивованих землях формують врожай нижчої якості у порівнянні з показниками, одержаними на непорушених землях. У них міститься менше білку, клейковини, енергії.
16. Раціональною моделлю сільськогосподарської рекультивації залізорудних шламосховищ є його покриття лесоподібним суглинком, на який наносять родючий шар ґрунту. Рівень урожайності сільськогосподарських культур залежить від конструкції штучного едафотопу: при збільшенні шару ґрунтової маси з 30 см до 80 см прибавка врожаю озимої пшениці склала 16,6 ц/га (без прошарку лесоподібного суглинку) та 11,4 ц/га (з прошарком лесоподібного суглинку); ярого ячменю - відповідно 11,8 та 5,7; зерна кукурудзи - 19,8 та 13,0; бобово-злакової травосуміші - 17,1 та 12,5 ц/га.
Публікації автора:
Забалуєв В.О. Термодинамічні характеристики гірських порід як показники сприятливості грунтотворенню // Науковий вісник Національного аграрного університету. - Київ.- 2005. - № 81.- С. 73-77.
Забалуєв В.О., Тихоненко Д.Г., Горін М.О., Матвіїшина Ж.М., Момот Г.Ф. Фіторекультивація і стартовий грунтогенез на літоземах // Вісник Харківського національного аграрного університету імені В.В. Докучаєва. Серія „Ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство”. - 2004. - №6. - С. 19-30. (Участь у виконанні експериментів, збір та узагальнення матеріалів, літературний аналіз, формування висновків).
Забалуєв В.О., Бабенко М.Г. Початкові процеси ґрунтоутворення на літоземах // Вісник Харківського національного аграрного університету імені В.В. Докучаєва. Серія „Ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство”. - 2004. - №1. - С. 45-51. (Розробка концепції, збір та узагальнення матеріалів, написання статті).
Забалуєв В.О. Технологія створення продуктивних багаторічних агрофітоценозів для рекультивованих земель // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. - 2003. - №3. - С. 12-15.
Забалуєв В.О. Штучні едафотопи для сільськогосподарської рекультивації залізорудних шламосховищ // Бюлетень Інституту зернового господарства УААН.- №20–21. - 2003. - С. 49–51.
Чабан І.П., Забалуєв В.О., Фененко В.І., Кулініч В.В. Оптимізація агроландшафтів та раціональне землекористування Дніпропетровської області // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. - 2003. - №2. - С. 5-12. (Розробка концепції, збір та узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).
Забалуев В.О. Енергетичні і термодинамічні характеристики гірських порід як показники їх здатності до ґрунтоутворення // Екологія і природокористування / Зб. наук. Праць Інституту проблем природокористування та екології НАН України, Випуск 6. - Дніпропетровськ.-2003.- С. 92-96.
Бекаревич Н.Е., Масюк Н.Т., Чабан И.П., Забалуев В.А., Мыцык А.А. Экологически устойчивые модели рекультивируемых земель для степной зоны Украины // Биологическая рекультивация нарушенных земель – Екатеринбург: УрО РАН.– 2003. – С. 16– 22.
Забалуєв В.О. Енергетика гумусонакопичення в штучних едафотопах при сільськогосподарській рекультивації // Бюлетень Інституту зернового господарства УААН. - №18-19. - 2002. - С. 38-40.
Забалуєв В.О., Таріка О.Г., Надтока Р.І. Изменение плодородия искусственных эдафотопов в процессе их биологического освоения // Агрохімія і ґрунтознавство.-Міжвідомчий тематичний науковий збірник. - Спеціальний випуск. - Книга третя. - Харків. - 2002. - С. 66. (Розробка програми досліджень, лабораторні дослідження, формування статті та висновків).
Забалуєв В.О., Таріка О.Г., Надтока Р.І. Умови, що визначають стійкість і стабільну продуктивність багаторічних культурфітоценозів на штучних едафотопах рекультивованих земель // Вісник Харківського національного аграрного університету. - 2002. - №.1 - С. 211-213. (Розробка програми досліджень, участь у виконанні польових експериментів, аналіз даних, формування статті та висновків).
Бекаревич М.О., Масюк М.Т., Чабан І.П., Забалуєв В.О. Рекультивація земель: проблеми, рішення, перспективи // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. - 2002.- № 2.- С. 14-19. (Узагальнення матеріалу, написання статті).
Забалуев В.А. Приемы создания высокопродуктивных многолетних агрофитоценозов при сельскохозяйственной рекультивации вскрышных горных пород // Збірник наукових праць Луганського державного аграрного університету. - 2002.- № 18 (30) .- С. 25-32.
Фененко В.І, Кулініч В.В., Забалуєв В.О. Стратегія використання земельного фонду Дніпропетровської області // Ландшафтно-екологічні основи використання земель сільськогосподарського призначення в умовах реформування земельних відносин / Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету.-№19(31) 2002. - С. 117-120. (Розробка концепції, дані експериментів, узагальнення матеріалу, формування висновків, участь у написанні статті).
Забалуєв В.О., Харитонов М.М., Торхова Н.А., Троценко Т.К., Карпова Т.П. Біоенергетичні і термодинамічні характеристики геологічних відкладень як передумова оцінки їх придатності для біологічного освоєння // Агрохімія і ґрунтознавство.-Міжвідомчий тематичний науковий збірник.- Спеціальний випуск. - Кн. третя. - Харків. - 2002. - С. 65. (Участь у виконанні експериментів, розрахунки, літературний аналіз, написання статті).
Zabaluev V.O., Tarika A.G., Gibson P.T. Legume-grass mixtures for amelioration of replaced mining overburden in the Nikopol, Ukraine // ASA-CSSA Annual Meeting, Indianapolis, Indiana, 2002.
Tarika A.G., Zabaluev V.O. Mine land reclamation strategies in the Nikopol manganese ore basin (Central Steppe of Ukraine): Using replaced mining overburden in agriculture // 16th Int`l Conference, Society for Ecological Restoration, August 24-26, 2004, Victoria, Canada.
Забалуєв В.О. Роль едафотопа в створенні стійких агроекосистем на рекультивованих землях // Науковий вісник Національного аграрного університету. - Київ.- 2002. - № 58.- С. 197-202.
Забалуєв В.О. Продуктивність, динаміка та структура складних агроценозів, створених на розкривних гірських породах Нікопольського марганцеворудного басейну // Бюлетень Інституту зернового господарства УААН. - 2001.- №15-16. - С.41-44.
Забалуев В.А. Фитоиндикация плодородия вскрышных горных пород в процессе их биологического освоения // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету.- 2001. - №1. - С. 12-15.
Забалуев В.А. Продуктивність та структура травостою багаторічних складних агрофітоценозів в залежності від покривного та безпокривного посіву на рекультивованих землях // Вісник Львівського державного аграрного університету. - Агрономія . - 2001.- №5. - С. 600-606.
Забалуєв В.О. Створення стійких довголітніх високоврожайних сіножатей на штучних едафотопах при рекультивації порушених земель // Корми і кормовиробництво / Міжвідомчий тематичний науковий збірник. – Вип. 47. Кіїв. – Аграрна наука. – 2001. – С. 214–216.
Харитонов М.М., Забалуев В.А., Бабенко М.Г. Аналіз прояву деяких адаптивних реакцій, що забезпечують екологічну стійкість сільськогосподарських культур // Науковий вісник аграрної науки Причорномор’я Миколаївської державної аграрної академії. Спеціальний випуск 3 (12) у двох томах. Т. 2. - 2001.- С. 210-217. (Проведення польових досліджень, аналіз даних, формування висновків).
Бекаревич Н.Е., Масюк Н.Т., Чабан И.П., Забалуев В.А., Мыцык А.А., Кулинич В.В. Модели искусственных эдафотопов для рекультивации земель в Степи Украины // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. - 2001. - №2. - С. 13-16. (Польові дослідження, аналіз експериментальних даних, написання статті).
Забалуєв В.О. Ефективність азотних підживлень багаторічних злаково-бобових агроценозів при вирощуванні на рекультивованих землях // Бюлетень Інституту зернового господарства УААН. - 2001. - №17 - С. 29-31.
Забалуев В.А., Бабенко М.Г., Тарика А.Г., Бурковский А.П. Исследование эффекта совместного произрастания люцерны посевной и райграса высокого на горных породах плейстоцен-олигоценового возраста // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. - 2000. - №1-2. - С.41-44. (Розробка програми, аналіз даних, написання статті).
Забалуев В.А. Изменение плодородия вскрышных горных пород в процессе их сельскохозяйственного освоения // Вісник Дніпропетровського державного аграрного університету. -1999. -№1-2. - С.48-50.
Забалуев В.А. Создание сложных агрофитоценозов на серо-зеленых мергелистых глинах в постфитомелиоративный период // Вісник аграрної науки.- 1998.- Спеціальний випуск.- С. 25-28.
Матеріали наукових конференцій, з’їздів та конгресів
Забалуев В.А., Ивко В.Т. Первые опыты по сельскохозяйственной рекультивации железорудных шламохранилищ Кривбасса // Экологические проблемы аграрного производства. Симпозиум 1. Биологические и горнотехнические проблемы рекультивации нарушенных земель и повышение их продуктивности. Материалы межрегиональной науч.-практич. конференции. ДГАУ.- Днепропетровск.- 1992.- С.55.
Забалуев В.А. Направленный фитомелиоративный сингенез на серо-зеленых мергелистых глинах // Экологические проблемы аграрного производства. Симпозиум 1. Биологические и горнотехнические проблемы рекультивации нарушенных земель и повышение их продуктивности / Материалы межрегиональной науч.-практич. конфереции.- Днепропетровский гос. аграрный университет.- Днепропетровск.- 1992.- С.104.
Масюк Н.Т., Забалуев В.А., Рева Л.Н., Харитонов Н.Н. Условия минерального питания, обеспечивающие в горных породах биологическую азотфиксацию на уровне зональных почв // Экологические проблемы аграрного производства. Симпозиум 1. Биологические и горнотехнические проблемы рекультивации нарушенных земель и повышение их продуктивности. Материалы межрегиональной науч.-практич. конференции.- Днепропетровский гос. аграрн. ун-т.- Днепропетровск.- 1992.- С.87.
Забалуев В.А. Использование самофитомелиорирующихся агроценозов при биологической рекультивации серо-зеленых мергелистых глин // Підвищення виробництва продукції рослинництва у Придніпровському регіоні: Тез. допов. наук.-практ. конф. - ДДАУ.- Дніпропетровськ.- 1995.- С. 14-15.
Бекаревич Н.Е., Забалуев В.А. Биологическая консервация и сельскохозяйственное использование железорудных шламохранилищ Кривбасса // Земельні ресурси України: рекультивація, раціональне використання та збереження. Матер. міжнарод. наук. конф., присвяченої 90-річчю з дня народження проф. М.О.Бекаревича.- Дніпропетровський держ. аграрн. ун-т. - Дніпропетровськ. - 1996 .- С. 54-56.
Масюк Н.Т., Забалуев В.А. Эколого-биологические особенности создания и функционирования самофитомелиорирующихся агроценозов при биологической рекультивации вскрышных горных пород // Земельні ресурси України: рекультивація, раціональне використання та збереження. Матер. міжнарод. наук. конф., присвяченої 90-річчю з дня народження проф. М.О.Бекаревича. - Дніпропетровський держ. аграрн. ун-т. - Дніпропетровськ. - 1996.- С. 58-59.
Забалуев В.А. Структурно-флористический анализ сложных агроценозов, созданных на вскрышных горных породах Никопольского марганцеворудного басейна // Придніпровський науковий вісник. - № 48. - 1997. - С.44-48.
Толкачев Н.З., Дидович С.В., .Забалуев В.А. Клубеньковые бактерии в рекультивированных вскрышных горных породах Никопольского марганцеворудного бассейна // Раціональне використання рекультивованих та еродованих земель . Матеріали міжнародної наук.-практ. конф. / Дніпропетр. держ. аграрн. ун-т. - Дніпропетровськ. - 2002.- С. 23-26.
Забалуєв В.О., Харитонов М.М., Бабенко М.Г. Прояв адаптивного потенціалу бобових культур в умовах едафічної адаптації до гірських порід // Раціональне використання рекультивованих та еродованих земель. Матеріали міжнародної наук.-практ. конф. / Дніпропетр. держ. аграрн. ун-т. - Дніпропетровськ. - 2002. - С. 60-63.
Забалуєв В.О., Харитонов М.М., Бабенко М.Г., Карпова Т.П., Патика В.Ф., Надкерничний С.П., Чайковська Л.А.. Перспективи використання біопрепаратів на рекультивованих землях Нікопольського марганцеворудного басейну // Раціональне використання рекультивованих та еродованих земель. Матеріали міжнародної наук.-практ. конф. / Дніпропетр. держ. аграрн. ун-т. - Дніпропетровськ. - 2002. - С. 95-97.
Масюк М.Т., Забалуєв В.О., Таріка О.Г., Бабенко М.Г.. Наукові основи створення довголітніх високоврожайних сіножатей на рекультивованих землях // Раціональне використання рекультивованих та еродованих земель. Матеріали міжнародної наук.-практ. конф. / Дніпропетр. держ. аграрн. ун-т. - Дніпропетровськ. - 2002. - С. 111-114.
Забалуев В.А. Опыт сельскохозяйственного использования земель, созданных на рекультивированном шламохранилище СевГОКа // Раціональне використання рекультивованих та еродованих земель . Матеріали міжнародної наук.-практ. конф. / Дніпропетр. держ. аграрн. ун-т. - Дніпропетровськ. - 2002. - С. 114-117.
Забалуев В.А. Опыт сельскохозяйственного использования земель, созданных на рекультивированном шламохранилище СевГОКа // Відновлення порушених природних екосистем / Матер. першої міжнародн. науков. конф. - Донецьк. - ТОВ "Либідь". - 2002. - С. 148-149.
Забалуєв В.О., Таріка О.Г., Надтока Р.І., Бабенко М.Г. Дослідження зі створення стійких агрофітоценозів в постфітомеліоративний період сільськогосподарського освоєння літоземів // Відновлення порушених природних екосистем / Матер. першої міжнародн. науков. конф. - Донецьк. - ТОВ "Либідь".-2002. С. 151-153.
Масюк Н.Т., Чабан И.П., Забалуев В.А. Опыт создания устойчивых агроэкосистем при рекультивации земель в Степной зоне Украины // Відновлення порушених природних екосистем / Матер. першої міжнародн. науков. конф. - Донецьк. - ТОВ "Либідь". - 2002. - С. 266-268.
Забалуєв В.О. Рекультивація земель: створення раціональних агроекосистем // Лидер Приднепровья. - №6 (9). -2002. - С. 26-27.
Гибсон П.С., Забалуев В.А., Тарика А.Г Новые технологии для исследований в области рекультивации нарушенных земель // Оптимізація агроландшафтів: раціональне використання, рекультивація, охорона. - Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. - Дніпропетровський держ. аграрний університет. - 2003. - С. 141-145.
Забалуєв В.О. Необхідність введення в технологію сільськогосподарської рекультивації стабілізаційно-фітомеліоративного періоду // Оптимізація агроландшафтів: раціональне використання, рекультивація, охорона. - Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. - Дніпропетровський держ. аграрний університет. - 2003. - С. 139-141.
Забалуев В.А., Тарика А.Г., Фененко В.И., Кулинич В.В., Постоловский В.В., Гаврюк А.А. Оптимизация агроландшафтов рекультивированных земель // Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки регіонів: Матер. другої міжнародної наук.-пр. конф. - Дніпропетровськ, Україна, 01-03 жовтня 2003 р. / Редкол.: А.Г. Шапар (голов. ред.) та ін. - Дніпропетровськ. - 2003. - С. 127- 129.
