CC BY
56
2. Расчет дозы УМС для восполнения органического вещества (гумуса), т/га
Тип почв Количество органического вещества (на основе торфо-сапропелевой смеси) при влажности 50%, необходимое для восстановления почвы Всего
от средней до слабой степени деградации от слабой степени деградации до оптимального состояния
Дерново-подзолистые 14,16 26,95 41,11
Серые лесные 18,00 21,93 39,93
Черноземы выщелоченные 20,68 18,64 39,32
Черноземы типичные 22,12 3,30 25,42
Черноземы обыкновенные 18,68 5,47 24,15
Черноземы южные 16,30 7,63 23,93
Каштановые 13,25 9,79 23,04
Бурые пустынно-степные 13,84 13,91 27,75
Таким образом, предложенный подход позволяет не только оценить энергетические потери почвы при ее деградации, но и разработать комплекс агромелиоративных мероприятий к конкретному типу зонально-провинциальных почв, необходимый для восполнения утраченной при деградации энергии. Многокомпонентные орга-
номинеральные смеси на основе сапропеля и торфа с добавлением минеральных удобрений и специальных компонентов позволяют обеспечить восстановление органического вещества, кислотности и элементов минерального питания почвы и стимулировать гумусообразование.
Литература
1. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения. - М.: Росинформагротех, 2014. - 176 с.
2. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Органическое вещество почв Российской Федерации. - М.: Наука, 1996. -254 с.
3. Пегов С.А., Хомяков П.М. Моделирование развития экологических систем. -Л.: Гидрометеоиздат, 1991. -222 с.
4. Елизарова Т.Н., Казанцев В.А., Магаева Л.А., Устинов М.Т. Эколого-мелиоративный потенциал почвенного покрова Западной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1999. - 237 с.
5. Кирейчева Л.В. Инновационные технологии повышения продуктивности мелиорируемых земель Барабинской низменности // Мелиорация и водное хозяйство, 2015, № 6. - С. 45-50.
6. Хохлова О.Б. Повышение плодородия малопродуктивных и деградированных почв удобрительно-мелиорирующими смесями на основе сапропелей: дисс. д.т.н. - М., 2007. - 302 с.
7. Орлов Д.С. Химия почв. - М.: МГУ, 1985. - 376 с.
8. Кирейчева Л.В., Яшин В.М. Эффективность применения органоминеральных удобрений на основе сапропеля // Агрохимический вестник, 2015, № 2. - С. 37-40.
УДК 631.611:631.452(470.55)
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАЛЕЖНЫХ ПОЧВ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Ю.Н. Денисов
Центр химизации и сельскохозяйственной радиологии «Челябинский», e-mail: [email protected]
Представлены материалы многолетних исследований заброшенных (залежных) почв земель сельскохозяйственного назначения лесостепной зоны Челябинской области. Одной из задач статьи является постановка вопроса о возврате в сельскохозяйственный оборот плодородных почв земель сельскохозяйственного назначения и их рациональном использовании. Введение необрабатываемых земель сельскохозяйственного назначения в оборот должно осуществляться с учетом агрофизических и агрохимических показателей почв, а также периода пребывания их в залежном состоянии.
Ключевые слова: почва, залежь, плодородие, плотность сложения, растительные сообщества, Челябинская область.
AGROECOLOGICAL ESTIMATION OF FALLOW LANDS IN CHELYABINSK REGION
Yu.N. Denisov
State Center of Agrochemical Service «Chelyabinskiy», e-mail: [email protected]
Materials of years of research abandoned (fallow) land agricultural land steppe zone of the Chelyabinsk region. One of the objectives of the article is the question of return to agricultural use offertile soils of agricultural lands and their rational use. Introduction of untreated agricultural land in turn should be based on agrophysical and agrochemical indicators of soil, as well as the period of their stay in a derelict state.
Keywords: soil, fallow lands, fertility, soil density, plant communities, Chelyabinsk region.
За последние 25 лет из сельскохозяйственного оборота в Российской Федерации выбыло около 40 млн. га пахотных земель. Это не только земли сельскохозяйственного назначения, использование которых экономически невыгодно (солонцовые комплексы, высоко щебенистые, выпаханные, деградированные, удаленные от населенных пунктов), но и земли плодородные, окультуренные, ранее орошаемые [1]. Подобный процесс наблюдается и в Челябинской области. Так, на 01.12.2015 г. по данным Федеральной службы государственной статистики [2], наличие пашни в Челябинской области составляет 2902,3 тыс. га. Из них на долю неиспользуемой пашни приходится 697 тыс. га, или 23%: в том числе до 2 лет - 64 тыс. га; от 2 до 10 лет - 310,9 тыс. га; свыше 10 лет - 321,9 тыс. га. Заросло кустарником и лесом свыше 169 тыс. га. Наибольшие площади неиспользуемой пашни расположены в Кунашакском (69%), Красноармейском (61%), Каслинском (54%), Аргаяшском (54%), Сосновском (47%) и в других районах. Сокращение пахотных земель и посевных площадей связано с острым недостатком материальных средств и сельскохозяйственной техники. С 2001 г. количество тракторов уменьшилось в 2,2 раза, комбайнов - в 2,5 раза. В связи с ослаблением кормовой базы и рядом других причин сократилось поголовье крупного рогатого скота и овец более чем в 2 раза, что в свою очередь снизило потребность в кормах.
Количество внесенных на 1 га посева удобрений уменьшилось более чем в 10 раз в сравнении с 1985-1990 гг. и, как показывает мониторинг почв земель сельскохозяйственного назначения, проводимый ФГБУ «Челябинскагрохимрадиология», баланс питательных веществ (КРК) в почвах Челябинской области, начиная с 1990 г., отрицательный. Так, за 2011-2015 гг. в среднем баланс питательных веществ составил -72,3 тыс. т д.в. и -40,2 кг/га посевной площади сельскохозяйственных культур [3].
К экологическим причинам исключения пашни из использования можно отнести деградацию, загрязнение, дисбаланс сельскохозяйственных угодий, к социальным - продолжающийся в течение многих лет отток сельского населения в города. Во многих сельских населенных пунктах практически не осталось трудоспособного населения, а некоторые пре-
кратили свое существование. Значительные площади удобно расположенных сельскохозяйственных земель, ранее обрабатываемые жителями сел и деревень, заброшены и заросли бурьяном и кустарником. В то же время необрабатываемые земли имеют агро-экологические преимущества по сравнению с обрабатываемыми: на них замедляются процессы деградации, водной эрозии, происходит накопление гумуса, почва не уплотняется, восстанавливается ее структура и водно-физические свойства.
Цель исследования - изучение естественного восстановления плодородия антропогенных, деградированных, эродированных и переуплотненных почв и изучение возможных путей их возврата в сельскохозяйственный оборот.
Исследования проведены в Верхнеуральском, Октябрьском и Сосновском районах Челябинской области за 2003-2015 гг., а также представлены результаты мониторинга участка залежных земель площадью 70 га, заброшенного более 15 лет. Данный участок расположен на территории Сосновско-го района, категория земель - земли сельскохозяйственного назначения. Для отбора образцов почв на указанной территории в 2010 г. были заложены пять стационарных участков, в том числе один на ранее необрабатываемом участке. Работу выполняли в соответствии с общепринятыми методиками и ГОСТ, используемыми в почвоведении и агрохимии [4]. Отбор почвенных проб и подготовку проводили по ГОСТ 17.4.4.02-84 «Охрана природы. Методы отбора и подготовки проб почв для химического, бактериологического анализа». В почвенных пробах определяли рИка по ГОСТ 2642385 «Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки с использованием ионометра «И-130». Подвижный фосфор (Р2О5) и калий (К2О) по ГОСТ 26204-91 «Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия осуществляли по методу Чирикова в модификации ЦИНАО». Кальций в водной вытяжке почв определяли атомно-абсорбционным методом согласно ГОСТ 26487-85 «Определение обменного кальция и обменного (подвижного) магния» методами ЦИНАО с использованием атомно-абсорбционного спектрофотометра «Квант-2АТ». Мышьяк определяли фотометри-
ческим методом. Для спектрофотометрического анализа кальция использовали фотометр фотоэлектрический «КФК-3-01». Содержание свинца, кадмия и хрома в почвах определяли по стандартным методикам. - М.: ЦИНАО, 1992 г. РД 52.18.191-90.
Результаты. Исследуемые почвы залежных земель в Сосновском районе относятся к чернозему, выщелоченному по гранулометрическому составу -среднесуглинистые. Структура почвы зернистая и мелкокомковатая. Гумусовый горизонт (А и АВ) находится в интервале от 37±1 см. Содержание гумуса в почвах невысокое: в слое 0-10 см - 5,0-5,5%; в слое 10-20 см - 4,8-4,9 [5].
Мониторинг участка залежных земель площадью 70 га, заброшенных более 15 лет, показал, что основные показатели почвы выровнялись в сравнении с контрольным необрабатываемым вариантом (табл. 1). За пять лет наблюдений на исследуемом участке произошло повышение гумуса на 1,2%. Стабилизировалась реакция почвенного раствора рН 5,5-5,8. На участках 1 и 4 произошло смещение реакции почвенного раствора со слабокислой до нейтральной рН (6,2), что соответствует характеристике выщелоченных черноземов. Однако содержание подвижного фосфора и калия низкое и не превышает 48 и 143 мг/кг почвы, соответственно.
Исследования на содержание тяжелых металлов
в почвах необрабатываемых земель показали, что они экологически чистые. Так, если в 2012 г. на фоне слабокислой реакции почвенного раствора (рН 4,8-5,5) наблюдалось небольшое повышение содержания элементов первой группы опасности -мышьяка и кадмия (с учетом фоновых концентраций), то в 2015 г. превышение ПДК по данным элементам не наблюдалось. Это связано с тем, что за летний период 2015 г. выпало в 2,2 раза больше осадков, чем в 2010 г. и в 1,5 раза больше, чем в 2012 г. В связи с этим массовая доля тяжелых металлов (медь, свинец, кадмий, цинк), а также мышьяка практически была нулевой.
Погодные условия в 2015 г. оказали положительное влияние на содержание обменного кальция на всех исследуемых участках. В сравнении с 2014 г. произошло увеличение обменного кальция от 1,3 до 3,6 ммоль/100 г. Это положительно сказалось и на содержании агрономически ценной структуры почвы (0,25-10,0 мм), ее содержание при сухом просеивании составило 69,8%, в контроле - 71,4%.
Подобные исследования химического анализа пахотных и залежных почв были проведены в 2010 г. и в Октябрьском районе: было сделано два почвенных разреза на пашне и на залежи, где определяли содержание основных биогенов и тяжелых металлов (табл. 2).
1. Химический анализ залежных почв Сосновского района (в среднем за 2010-2015 гг.)
Показатель Целина(контроль) Участок № 1 Участок № 2 Участок № 3 Участок № 4
Содержание гумуса, % 6,6 5,7 6,3 5,9 6,0
Массовая доля подвижного фосфора, мг/кг 75/64 44/32 45/29 51/38 48/40
Массовая доля обменного калия, мг/кг 156/134 141/83 94/73 167/95 124/74
рНка 6,0/5,99 5,24/5,18 5,51/5,36 5,37/5,14 5,61/5,72
Количество эквивалентов калия, моль/100 г 18,0/18,4 19,4/21,0 18,6/18,4 18,9/20,1 19,4/19,8
Тяжелые металлы, мг/кг почвы
Свинец 0,4 0,34/0,31 0,37/0,41 0,48/0,51 0,74/0,97
Кадмий 14,4 17,1/16,8 18,6/17,2 19,3/16,1 17,8/17,1
Хром 33,4 33,7/35,1 43,2/46,2 29,8/31,0 34,6/33,4
Никель 6,4 7,2/7,0 5,3/6,1 5,8/6,4 7,3/7,7
2. Результаты химического анализа образцов почв. Октябрьский район, 2010 г.
Номер пробы Глубина отбора, см Гумус, % Кислоторастворимые формы, мг/кг почвы Подвижные формы, мг/кг почвы
Фосфор Свинец Медь Никель Кадмий Цинк Кобальт Свинец Медь Никель Кадмий Цинк Кобальт
Разрез № 1 (пашня в обработке)
1 0-10 6,07 160,50 10,88 17,60 24,20 0,15 68,94 7,07 0,14 0,03 1,50 0,08 0,26 0,13
2 10-20 5,99 147,70 10,66 16,30 25,23 0,15 63,70 7,26 0,11 0,02 1,32 0,04 0,14 0,07
3 20-50 4,81 110,90 10,21 16,30 23,40 0,08 53,26 5,92 0,14 0,02 1,03 0,05 0,11 0,04
4 50-100 1,99 101,00 9,48 15,10 21,50 0,09 51,14 4,55 0,38 0,06 0,70 0,06 0,09 0,05
Разрез № 0 (залежные почвы)
5 0-10 5,81 133,00 10,05 19,90 21,44 0,08 66,24 6,49 0,06 0,02 1,64 0,03 0,29 0,06
6 10-20 4,83 207,00 10,60 18,00 22,40 0,07 63,87 6,46 0,23 0,03 1,12 0,04 0,04 0,05
7 20-50 4,25 201,00 10,21 17,40 20,42 0,09 63,14 6,77 0,18 0,02 1,38 0,05 0,24 0,07
8 50-100 1,76 146,20 9,00 17,10 20,24 0,09 62,15 5,04 0,47 0,10 0,67 0,08 0,15 0,03
3. Химический анализ образцов почв опытного участка. Верхнеуральский район (20( »3-2008 гг.)
№ образца Гумус, % Фосфор, мг/кг Свинец, мг/кг Медь, мг/кг Никель, мг/кг Кадмий, мг/кг Цинк, мг/кг Кобальт, мг/кг
№ 1 Слой 0-10 см 6,87 183,6 12,88/0,14 21,6/0,03 34,2/1,50 0,15/0,08 78,9/0,26 7,07/0,13
№ 2 Слой 10-20 см 6,99 163,7 12,66/0,11 30,3/0,02 35,2/1,32 0,15/0,04 73,7/0,14 7,26/0,07
№ 3 Слой 25-40 см 4,81 110,9 10,21/0,19 16,3/0,02 29,45/1,03 0,08/0,05 53,2/0,01 5,92/0,04
№ 4 Слой 40-70 см 1,99 139,0 9,48/0,08 15,1/0,06 24,5/0,70 0,09/0,06 51,8/0,09 4,55/0,05
№ 5 Слой 70-100 см 1,76 133,0 9,8/0,08 17,1/0,10 27,2/0,67 0,09/0,08 62,7/0,15 5,04/0,4
Примечание: в числителе - кислоторастворимые формы, в знаменателе - подвижные формы.
Для того, чтобы проследить за процессами, протекающими на необрабатываемых землях, и изучить причины изменения их состояния, были проведены опыты в южной лесостепи на опытном поле учебного хозяйства Верхнеуральского агролицея № 133. Результаты анализа почв опытного участка приведены в таблице 3.
В первые два года на заброшенных землях преобладали корнеотпрысковые сорные растения (осот полевой, бодяк полевой, молочай лозный, вьюнок полевой). Они были доминирующими видами и составляли более 80% биомассы. На третий год на залежных землях корнеотпрысковый сорняк, а также некоторые виды однолетних, начали выпадать из травостоя, увеличилась доля таких видов, как тысячелистник, пырей ползучий, смолевка хлопушка, овсяница луговая. На пятый - восьмой год начали доминировать залежные виды растений, такие как полынь обыкновенная, льнянка обыкновенная, пижма обыкновенная, трехреберник непахучий и др. [6]. Морфологический верхний (0-10 см) горизонт почв характеризуется большой насыщенностью корнями степной растительности. На пашне в слое 0-10 см объем корней достигает 637 см3/м2, на двухлетней залежи - 875 см3/м2, а на пятилетней - 1820 см3/м2. Насыщенность почвы корнями в слое 0-10 см на залежных землях по сравнению с пашней (горохоовсяная смесь) возрастает в среднем в 3 раза. Определение интенсивности выделения СО2 по методу В.И. Штатного в слое 0-10 см показало увеличение биологической активности почвы на залежных землях в сравнении с пашней. Так, под горохоовсяной смесью на пашне выделялось 0,48 г/см3 СО2, а на пятилетней залежи этот показатель был в 1,2 раза больше.
Особый интерес и практическую ценность имеет структура и плотность сложения почвы залежных черноземов. По данным исследований содержание агрегатов (0,25 до 10 мм) при сухом просеивании почвы на второй год залежи составляло 69,3%, на пятилетней оно увеличилось на 5,8%, а на восьмилетней залежи содержание агрегатов увеличилось на 8% и составляло 79,4%.
Одно из важнейших свойств почвы - плотность сложения, которая для большинства полевых культур находится в пределах 1,1-1,2 г/см3. При проведении исследований на черноземе обыкновенном на целине в слое 0-10 см плотность сложения почвы составляла 1,24 г/см3, на залежи второго года - 1,26 г/см3. В первые годы после перевода пашни в залежные земли наблюдается уплотнение почвы, затем за счет увеличения массы корней растений происходит ее разуплотнение. На пашне наименьшая плотность наблюдалась после рапса 1,12 г/см3, наибольшая -после пшеницы и горохоовсяной смеси и составляла соответственно около 1,18-1,15 г/см3.
Таким образом, длительное пребывание черноземов выщелоченных и обыкновенных в залежном состоянии приводит к изменению видового состава растений, накоплению органического вещества, значительному увеличению корней, возрастанию биологической активности почвы. Одновременно изменяются основные агрофизические свойства почв; уменьшается плотность сложения на 0,3-0,5 г/см3; улучшается структура верхней части ранее обрабатываемого пахотного слоя. Для ввода залежных земель в сельскохозяйственный оборот необходима дифференцированная технология обработки почвы, использование гербицидов, удобрений и мелиорантов в зависимости от сроков пребывания земель в залежи. На всех исследуемых залежных землях почва экологически чистая, содержание тяжелых металлов, радионуклидов и мышьяка не превышаетПДК.
Литература
1. Лойко П.Ф. Земельный потенциал мира и России: пути глобализации его использования в XXI веке. - М.: Земля, 2000. - 335 с.
2. www.gks.ru
3. Денисов Ю.Н. Состояние плодородия почв Челябинской области // Агрохимический вестник, 2015, № 2. - С. 2-5.
4. Межгосударственный стандарт «Почвы. Методы отбора и подготовки почв для химического анализа». - М., 1995. - 15 с.
5. Зыбалов В.С., Добровольский И.П. Пути повышения плодородия почв в Челябинской области // Вестник ЧГАА, 2013, Т. 64. -С. 102-115.
6. Зыбалов В.С. Агроэкологическая оценка агроценозов и залежных почв южной лесостепи Челябинской области // Вестник ЧГАУ, 2005, Т. 45. - С. 91-93.
