CC BY
10
УДК 331.58(470.23)
Соискатель А.Д. КИРСАНОВ (ФГБНУ АФИ, а ndrkk i г88 а gmail.com) Доктор с.-х. наук A.A. КОМАРОВ (ФГБНУ АФИ, [email protected]) Доктор с.-х. наук П.А. СУХАНОВ (ФГБНУ АФИ, [email protected])
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПЛОДОРОДИЯ почв НА ТЕСТОВОМ ПОЛИГОНЕ ООО «ПЛЕМЕННОЙ ЗАВОД «НОВОЛАДОЖСКИЙ» ВОЛХОВСКОГО РАЙОНА ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Тестовый полигон, агрохимическая характеристика почвенного профиля
Тестовый полигон ООО «Племенной завод «Новоладожский» Волховского района в 2015 г. включен в реестр полигонов Ленинградской области [1]. На рис. 1 представлен выделенный на космоснимке полигон в видимом диапазоне. Оцифрованные карты полигона получены с использованием различных технических и информационных ресурсов.
Рис. 1. Космоснимок полигона в видимом диапазоне
Агроэкологический мониторинг проводился согласно методическим указаниям [2] в рамках Государственной программы «Развитие сельского хозяйства Ленинградской области на 2014-2020 гг.», утвержденной постановлением правительства Ленинградской области №463 от 29.12.2012 г.
Оценка динамики изменения плодородия почв проводится с 2008 г. в сети тестовых полигонов, охватывающих всю территорию Ленинградской области [3]. Полигон расположен в пределах Приладожской низменной равнины на послеледниковой озерной террасе. Участок находится примерно в 3 км к западу от развилки дорог в н.п. Юшково. Рельеф плоско выровненный, пониженный. Угодье - пашня. Мелиоративное состояние - осушаемая. Культура - многолетние травы. На момент обследования на южной части участка травы скошены, в северной части травы не косились, очевидно из-за невозможности механизированной уборки с использованием современной техники. Участок полигона размещается в пределах кормового севооборота. Площадь полигона 40 га. Координаты полигона 60°4'22-60°3'60 северной широты и 32°17'0-32°17'5 восточной долготы.
Разрез заложен в центральной части полигона. Ниже приводится описание профиля почвы (рис. 2).
Генетический горизонт Мощность, см; Глубина взятия образца, см Описание разреза
А ! М[;|\ 0-19 0-19 Влажный, торф темно-бурый, комковатый, пронизан корнями, слабо уплотнен, мажется
Т1 19-40 25-35 Влажный, торф темно-бурый, более монолитный, комковато -глыбистый, слабо уплотнен, мохо во-травянистый, хорошо разложившийся
Т2 40-64 50-60 Более влажный, торф черно-бурый, древесно-травянисто-моховый, хорошо разложившийся, внизу мокрый
ТЗ 64-87 70-80 Мокрый, черно-бурый, хорошо мажется, древесные остатки, мохово-травянисто- древесный
Т4 87-106 90-100 Мокрый, черно-бурый, заилен, хорошо мажется, бесструктурный
Ъё 106 110-120 Тонкий, слоистый, сизый, пески, бесструктурный, насыщен водой
Рис. 2. Почвенный профиль полигона
Название почвы: Торфяная низинная (переходная) маломощная на озерных песках. Из каждого выделенного горизонта отобраны пробы почвы для лабораторных исследований (табл.1).
Таблица!. Агрохимическая характеристика почв полигона
Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Органическое вещество (гумус), % pH (KCl) Нг, Ммоль в 100 г почвы Обменные основания, ммоль в 100 г почвы Азот, мг/кг Подвижные формы, мг/кг
Са^ Mg++ NO, nh4 Р205 К.О
А ! N[;i\ 0-19 0-19 *50,48 5,8 0,58 4,75 0,69 28 2,7 310 120
Ti 19-40 25-35 *87,34 5,2 0,91 6,12 0,90 + + 120 80
Т2 40-64 50-60 *94,55 4,7 1,26 4,62 0,49 + + 60 50
Т3 64-87 70-80 *91,40 4,7 2,11 8,25 0,33 + + 30 40
т4 87-106 90-100 * 77,22 5,2 1,18 8,50 0,36 + + 70 30
Dy 106-120 110-120 0,55 6,7 0,24 2,50 0,17 + + 1457 7
*Органическое вещество определялось методом прокаливания
Анализ всех оцениваемых показателей проводился в специализированной аккредитованной аналитической лаборатории АФИ с использованием современных приборов, соответствующих ГОСТам и методическим рекомендациям.
На основании лабораторных исследований образцов произведена оценка агрохимических показателей по профилю почвы. Так, органическое вещество в верхнем 20 сантиметровом слое почвы (пахотный горизонт) имеет максимальную озоленность (около 50%), что характерно для освоенных (осушаемых, окультуренных) низинных торфов. Это отражает особенности формирования средней толщи торфяной залежи (40-87 см) в условиях смешенного (атмосферно-грунтового) увлажнения. В средних горизонтах (40-87 см) содержание золы в органическом материале минимальное и по своему уровню больше всего соответствует переходным торфам. В нижней части органогенного профиля (87-106 см) содержание органического вещества в торфе уменьшается, отмечается заиленность. Это в большей степени характерно для переходных торфов, образующихся при зарастании мелких периферийных частей водоемов. Таким образом, строение профиля почвы, вещественный состав горизонтов отражают сложное формирование подобных торфяных почв в изменяющихся во времени условиях увлажнения.
Подстилание минеральной породой происходит на глубине около 1 м. Очевидно, что глубина залегания подстилающей породы варьирует по участку в достаточно широком интервале, примерно от 40 до 130 см. В верхнем горизонте реакция среды близкая к нейтральной. В срединных горизонтах с верховым торфом кислотность почв увеличивается, рН переходит в интервал сред некислой среды. Ниже, на глубине 87-106 см (переходный торф), наблюдается снижение степени кислотности, рН возрастает до 5,2 ед. Минеральный горизонт - Dy (110-120 м) характеризуется нейтральной средой. Такая реакция в этом горизонте обусловлена влиянием близко залегающих к дневной поверхности подстилающих известняков. В прямой корреляции с актуальной кислотностью меняется гидролитическая кислотность вниз по профилю почвы.
Содержание обменного кальция и магния вниз по профилю почв имеет тенденцию к возрастанию в горизонтах Тг и Т4, с минимализацией в минеральной подстилающей породе (Dy). Содержание обменного калия вниз по профилю постепенно уменьшается с 120 мг/кг в верхнем слое до 3 мг/кг в нижнем. В целом щел очно-кислотные условия для характеризуемой почвы можно оценить как благоприятные для сельскохозяйственных культур.
Весьма специфично распределение подвижного фосфора по профилю почв. Так, в пахотном горизонте содержание фосфора очень высоко - 310 мг/кг в верхнем пахотном горизонте. В подпахотном горизонте содержание фосфора резко уменьшается до 120 мг/кг и опускается до минимального значения 30 мг/кг в горизонте Тз на глубине 70-80 см, затем увеличивается - до 70 мг/кг в горизонте Т4 и крайне резко возрастает до чрезвычайно высоких величин - свыше 1400 мг/кг в минеральном горизонте Dy на глубине более 1 м. Такое значительное обогащение фосфором можно объяснить двумя механизмами. Первое -это проникновение растворимых фосфатов с удобрениями. Второе - боковым привносом с грунтовыми водами.
В верхнем пахотном слое почвы зафиксировано наличие минерального, доступного растениям азота, вниз по профилю наблюдаются только следовые количества минеральных форм азота.
На основании эколого-токсикологической оценки наличия подвижных форм микроэлементов, тяжелых металлов, мышьяка, фтора, бензапирена, остаточных форм гербицидов и гамма фона по почвенному профилю (табл. 2) в почвах полигона не обнаружено превышений ПДК По почвенному профилю наблюдается незначительное варьирование измеряемых показателей.
Так, содержание свинца по профилю варьировало в пределах от 8,53 мг/кг в верхнем пахотном горизонте до 4,08 мг/кг в нижних слоях профиля. Вниз по почвенному профилю содержание подвижных форм никеля возрастало от 0,24-0,25 мг/кг в верхних горизонтах до 0,42 мг/кг в горизонте Т4, однако в самом нижнем горизонте содержание подвижных форм никеля уменьшилось до 0,19 мг/кг. Распределение по профилю подвижных форм хрома - от 0,51-0,31 мг/кг в верхних горизонтах до 0,39-0,37 в нижних горизонтах, однако в горизонте
Тг содержание хрома заметно снижено до 0,07 мг/кг. Содержание кадмия и ртути не превышает 0,1 мг/кг по всему почвенному профилю.
Содержание мышьяка по почвенному профилю убывало от верхних горизонтов к нижним, от 1,35-2,04 мг/кг до 1,0 мг/кг. Аналогичная тенденция отмечалась по распределению фтора по профилю - от 1,85 мг/кг в пахотном горизонте до 0,45 мг/кг в нижнем горизонте.
Распределение бензапирена и остаточных пестицидов (ОКП) по почвенному профилю находилось в пределах следовых количеств. Гамма фон не превышал 12 МкР/час.
Таблица 2. Эколого-токсикологическая характеристика почвенного профиля
Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Подвижные формы тяжелых металлов, мг/кг мг/кг почвы Y" фон ОКП
Cd РЬ Ni Cr Hg As F б(а)п МкР /час мг/кг
мг/1 кг 1* 2*
А 0-19 0-19 <0.1 8,53 0,25 0.51 <0,1 1,35 1,85 0,035 12 н/о н/о
т. 19-40 25-35 <0,1 5,66 0,24 0,31 <0,1 2,06 1,76 0,010 12 н/о н/о
т2 40-64 50-60 <0,1 4,40 0,20 0,07 <0,1 2,14 1,34 0,011 12 н/о н/о
Т3 64-87 70-80 <0.1 5,34 0,37 0.41 <0,1 1,33 1,55 0,05 12 н/о н/о
т4 87-106 90-100 <0.1 7,75 0,42 0,39 <0,1 <1.0 0,57 <0,005 12 н/о н/о
Dy 106-120 110-120 <0,1 4,08 0,19 0,37 <0,1 <1,0 0,45 <0,005 12 н/о н/о
*1-ГХЦГ. мг/кг: *2-ДДТ, мг/кг
ТаблицаЗ. Распределение элементов по почвенному профилю тестового полигона
Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Подвижные формы микроэлементов, мг/кг
В Мо Си Zn Со Мп Fe S
мг/1 кг
А 0-19 0-19 0,75 0,19 0,25 1,58 <0,05 48,9 556,4 4,21
Ti 19-40 25-35 0,62 0,19 0,31 8,82 <0,05 69,3 718,3 3,12
т2 40-64 50-60 0,33 0,09 0,26 0,65 <0,05 109,2 293,9 4,46
Т3 64-87 70-80 0,06 0,05 0,23 11,7 <0,05 315,6 514,5 3,33
т4 87-106 90-100 0,05 0,06 0,42 0,21 <0,05 295,3 542,8 2,21
Dy 106-120 110-120 0,05 0,05 0,30 0,10 <0,05 14,5 78,9 1,27
Известно, что некоторые элементы могут оцениваться не только как загрязнители (в случае избытка), но и как полезные вещества. В связи с этим проведена оценка распределения микроэлементов по почвенному профилю (табл. 3). В верхней части почвенного профиля наблюдается аккумуляция некоторых элементов, что объясняется высокой взаимосвязью гумусовых кислот с этими элементами и подтверждает их способность к комплексообразованию. Наиболее характерно такое распределение для бора,
цинка, молибдена, марганца, железа и серы. Несколько отличалось распределение по профилю меди. Максимальная аккумуляция меди 0,30-0,42 мг/кг наблюдалась в нижних горизонтах.
Характеристика валового химического состава почв полигона приведена в табл. 4.
Приведенные данные отражают типичность показателей, характерных для торфяных низинных почв на озерных песках.
Таблица 4. Валовой химический состав почвы
Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Потеря при прокаливании, % Валовой химический состав,%
Si02 А120з Fe203 ТЮ2 Р205 МпО СаО MgO S03 К20 Na20
А 0-19 0-19 50,48 67.11 12,03 2,86 0,52 2,05 0,55 4.10 2,10 3,95 2,80 1,93
Ti 19-40 25-35 87,34 67,18 11,43 4,08 0,53 2,11 0,49 4,52 2,04 3.8 2,65 1,17
т2 40-64 50-60 94,55 66,86 12,54 3,58 0,41 2,05 0,54 3,98 2,11 4,02 2,72 1,19
Т3 64-87 70-80 91,40 67,02 11,85 4,02 0,47 2,07 0,52 4,02 2,07 4,21 2,65 1,1
т4 87-106 90-100 77,22 67,25 12,1 3,66 0,54 2,17 0,44 3,85 2,04 3,95 2,78 1,22
Dv 106-120 110- 120 0,55 84,25 9,65 0,84 0,68 0,1 0,03 0,46 0,19 0,28 2,95 0,57
Агрофизические характеристики почвенного профиля представлены в табл. 5. Поскольку для торфяных почв гранулометрический состав не определяется среди оцениваемых агрофизических параметров, можно выделить следующие изменения по почвенному профилю: плотность сложения вниз по профилю постепенно возрастает от 0,22
3 3
г/см в верхнем пахотном горизонте до 0,44 г/см в нижнем органогенном горизонте на Т4 (90-100 см). В минеральном горизонте отмечен скачок по плотности до 0,81 г/см3. Более плавно вниз по профилю изменяется и плотность твердой фазы почвы.
Таблица5. Результаты лабораторных исследований агрофизических свойств почв тестового
полигона № 11
Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Влажность, % Потеря при прокаливании, % Гранулометрический состав, % Плотность сложения, г/см3 Плотность твердой фазы, г/см3
А 0-19 0-19 12,7 50,48 Не определяется для торфяных почв 0,22 0,9
Ti 19-40 25-35 15,4 87,34 - 0,27 0,9
т2 40-64 50-60 8,3 94,55 - 0,36 0,9
Т3 64-87 70-80 - 91,40 - 0,37 0,98
т4 87-106 90-100 - 77,22 - 0,44 1,12
Dy 106-120 110-120 - 0,55 - 0,81 1,53
Как сказано было уже выше, в текущем году на тестовом полигоне выращивались многолетние травы.
Оценка состояния и прогноз изменений, происходящих в растениях в течение вегетационного периода по тестовому полигону № 11, представлены по вегетационному индексу NDVI, выполненному с помощью космических снимков (рис. 3).
NDVI вегетационный индекс вычисляется он по следующей формуле:
NDVl-HlEzm.
N1R + RED
у
где NIR - отражение в ближней инфракрасной области спектра; RED - отражение в красной области спектра.
Вегетационный индекс №)У1 позволяет:
1. Идентифицировать возделываемую культуру по космо- или аэроснимку дистанционно.
2. Определить состояние развития возделываемой культуры и потребности оцениваемой культуры в подкормке.
3. Прогнозировать урожайность возделываемых культур.
4. Произвести анализ засоренности посадок-посевов культурных растений.
5. Выявить территориальные различия в состоянии посевов по каждому отдельному полю.
6. Оценить состояние возделываемых культур по разным срокам вегетационного сезона и сопоставить изменение ростовых процессов к средним многолетним показателям как по отдельному полю, так и для каждого агроклиматического региона.
Для идентификации признаков формируется специфическая шкала с оцененными значениями вегетационного индекса.
Значение вегетационного индекса
О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
По цветовой шкале в каждом агрополигоне производится калибровка (связь цветовой шкалы с конкретной урожайностью на каждой тестовой площадке по каждой культуре, фазе её развития и др. признакам). Полученная таким образом шкала в дальнейшем экстраполируется на ближайшие территории (в границах почвенно-климатической однородности).
Проведенная оценка показывает неравномерность роста и развития растений по территории полигона. Можно выделить 3 характерные зоны, отображающие изменение вегетационного индекса, а следовательно, и состояния растений. Полученные данные позволяют оценить как общее состояние растений, так и хозяйственные операции на разных участках полигона.
В конце вегетационного периода был произведен учет урожайности многолетних трав, которая составила в среднем по полигону 4,9 т/га в пересчете на сено. Хозяйственная урожайность многолетних трав составила в среднем по хозяйству 4,6 т/га сена.
1 ••»• - • • - ♦ \ - л v \ \ V • - V - -ЯЩ1 1. ~ ' ы
Ц *£=ёг- =Н 1
Z^ZZ'TTT™" Е л
План полигона № 11 Состояние посевов на 10.05.2015
4/09.08.2015 5/06.09.2015
Рис. 3. Мониторинг состояния и развития растений на основе оценки изменения вегетационного индекса - NDVI
Показатели химического и биохимического состава выращенной на полигоне растениеводческой продукции, характеризующие безопасность, ниже установленных ПДК и допустимых уровней.
Оценка результатов анализа воды (дождевой, грунтовой и из водоема) показали, что данные, характеризующие химический состав воды, находятся в пределах нормы (ПДК).
На основании вышеперечисленных результатов оценки и прогноза для условий полигона № 11 и сельскохозяйственных территорий окружающего агроландшафта можно дать следующие рекомендации по внедрению экологически безопасных технологических приемов в земледелии:
— контролировать глубину остаточного слоя торфяной залежи на осваиваемых болотных почвах для использования под с-х угодья на уровне до 50 см;
— осуществлять постоянный контроль за работой осушительной сети;
— необходимо использовать дифференцированное внесение минеральных удобрений на территории полигона;
— Не допускать внесение избыточного количества фосфорных удобрений.
Литература
1. Комаров A.A., Суханов П.А. О мониторинге плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения в условиях Ленинградской области //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2010. -№21. - С. 11-17.
2. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения /Под ред. Л.М.Державина, Д.С.Булгакова -М.,2003. -240 с.
3. Суханов П.А., Комаров A.A., Кирсанов А.Д. Динамика изменения агрохимических свойств почв на тестовых полигонах Ленинградской области //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2013. -№33. - С. 12-19.
УДК 633.11:632.938
Доктор биол. наук Л.Г. ТЫРЫШКИН (СПбГАУ, t у ry s h k i n 1 с v Vv, га m b 1 с г. га) Канд. с.-х. наук Е.В. ЗУЕВ (ВИР, ezuev.vir.nw.га) Канд. биол. наук Т.В. ЛЕБЕДЕВА (ВИР, riginbviTmail.ru)
ХАРАКТЕРИСТИКА СОРТОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ ИЗ НОВЕЙШИХ ПОСТУПЛЕНИЙ КОЛЛЕКЦИИ ВИР ПО УСТОЙЧИВОСТИ К БОЛЕЗНЯМ И ДРУГИМ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫМ ПРИЗНАКАМ
Яровая мягкая пшеница, страны Европейского Союза, устойчивость, листовая ржавчина, темно-бурая листовая пятнистость, мучнистая роса, хозяйственно-ценные признаки
Одним из факторов снижения урожайности и качества зерна мягкой пшеницы является поражение грибными болезнями, в том числе листовой ржавчиной (возбудитель Puccini a triti cilia Erikss.), темно-бурой листовой пятнистостью (Bipolaris sorokiniana Shoem.) и мучнистой росой (Blumeria grammis (DC) Speer, f. sp. tritici). Общеизвестно, что наиболее экономичный и экологически безопасный способ борьбы с этими и другими заболеваниями -выращивание устойчивых сортов; для их селекции необходим постоянный поиск новых источников устойчивости. Мировая коллекция ФГНБУ «Федеральный Исследовательский Центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова» (ВИР) играет значительную роль в поиске таких форм. Наши предыдущие исследования [1] показали, что все изученные образцы коллекции, характеризующиеся ювенильной устойчивостью к листовой ржавчине, защищены только 4 уже широко использующимися в селекции генами Lr 9, 19, 24, 41; причем 3 первых уже потеряли свою эффективность в ряде регионов Российской Федерации; образцы, высокоустойчивые к темно-бурой листовой пятнистости, идентифицированы вообще не были. Вследствие этого, в настоящее время наибольший интерес для выделения устойчивых форм представляют образцы новейших поступлений в коллекцию. Так, при изучении 284 образцов яровой мягкой пшеницы различного географического происхождения из новейших поступлений в коллекцию ВИР были выделены 12 форм, устойчивых в ювенильной стадии роста к листовой ржавчине, и 7 -к мучнистой росе [2]. Цель настоящей работы - изучить ювенильную устойчивость к 3-м болезням современных сортов яровой мягкой пшеницы, возделываемых в странах Европейского Союза, а также оценить их в полевых условиях по комплексу хозяйственно-ценных признаков.
Материалом исследования были современные коммерческие сорта яровой мягкой пшеницы Европейского Союза, которые были получены в коллекцию ВИР из Чешского Генбанка (Crop Research Institute, Praha 6 - Ruzyne, Czech Republic). Происхождение образцов представлено в табл.
