CC BY
13
2. Футкарадзе Д.А. Эффективность полевых севооборотов в воспроизводстве плодородия почв // Гумус и почвообразование: Сб. науч. тр. - 2010. - С. 56-60.
3. Ковда В.А. Проблемы почвенного покрова и биосферы планеты. - Пущино: Наука, 1989. - 155 с.
4. Пупонин А.И., Баздырев Г.И., Лыков А.М. др. Зональные системы земледелия (на ландшафтной основе). - М.: Колос, 1995. - 287 е.: ил.
УДК 331.58(470.23) Доктор с.-х. наук A.A. КОМАРОВ
(АФИ, Zelenydar(a!mail.rii) Соискатель А.Д. КИРСАНОВ (АФИ РАСХН, andrkkir88®!gmail.com) Доктор с.-х. наук П.А. СУХАНОВ (АФИ РАСХН, Pavel_SuhanoviS>mail.ra)
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПЛОДОРОДИЯ почв НА ТЕСТОВОМ ПОЛИГОНЕ ЗАО «КУЛЬТУРА-АГРО» (Тихвинский район Ленинградской области)
Тестовый полигон ЗАО «КУЛЬТУРА-АГРО» входит в сеть тестовых мониторинговых полигонов, охватывающих территорию всей Ленинградской области. Описание полигонов представлено ранее [1]. Полигон расположен в лесной зоне Северо-Западной Европейской зоны Ленинградской области. Территория полигона расположена на равнинной местности. Координаты полигона 59°36'-59°37' северной широты и 33°11'-33°12' восточной долготы.
Оцифрованные карты полигона получены с использованием различных технических и информационных ресурсов. На рис. 1 представлен полигон № 10 на космоснимке.
Рис. 1. Полигон ЗАО «КУЛЬТУРА-АГРО» в оптическом диапазоне
На рис.2 приведено фото и описание строения профиля почвы, характерной для данного полигона и окружающей территории.
Описание профиля почвенного разреза
Гошзонт Описание горизонта
Ап 0-20 Легкий суглинок, серый, влажный, непрочнокомковатый, пронизан корнями, уплотнен, переход ясен по плотности.
А 20-29 Супесь, более влажный, комковатый, пронизан корнями, с темными крапинами, более плотный, переход ясный по цвету.
А2Вё 29-53 Тонкий песок, слегка влажный, рыжевато-бурый, вверху с более ржавыми пятнами, вниз светлеет. Переход постепенный.
в& 53-81 Тонкий песок, влажный, неоднородный. Пятнистый, ржавые пятна, сизоватые примазки, переход постепенный.
всё 81-106 Чередование слоев тонкого песка и суглинка, ржавые крапины, плотный, желтоватый переход постепенный.
С 106-127 Слоистый песок, чередуется с суглинками
Рис.2. Почвенный профиль полигона ЗАО «Культура-Агро» Почва: Дерново-слабоподзолистая слабооглеенная супесчаная на двучленных отложениях
Мониторинговые исследования на тестовых полигонах проводились в соответствии с принятой методикой [2] и ранее представленными описаниями [1, 3]. Анализ почвенных образцов осуществлялся в аккредитованной испытательной лаборатории АФИ согласно рекомендованным методикам [2].
Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы по ключевым элементарным участкам представлена в табл.1 , а по почвенному профилю - в табл.2.
Таблица 1. Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы по ключевым участкам
(элементарным участкам) полигона ТП-10
№ ключевого \час,тка Орг. в-во, % Сумма погл.осно в. ммоль на 100 г почвы Подвижные формы, мг/кг по Кирсанову рн Нг ммоль в 100 г почвы Обменные формы, ммоль в 100 г почвы Азот, мг/кг
р2о5 к2о КС1 Са++ общий, °А Ы03 юр
1 4,16 11,5 308 40 5,3 3,96 10,50 0,33 0,11 13,8 7,62
2 3,77 10,5 158 17 4,9 4,71 8,75 0,20 0,08 7,40 9,12
3 3,99 15,0 164 17 6,0 2,21 14,00 0,29 0,10 7,20 7,74
4 3,51 9,0 254 20 5,0 4,32 8,50 0,28 0,09 12,6 8,34
3,9 11,5 221 23,5 5,3 3,8 10,4 0,3 0,095 10,3 8,21
Почвы полигона имеют следующие основные агрохимические характеристики: рНКа - от 4,9 до 6,0 , гидролитическая кислотность - 2,21-4,71 ммоль в 100 г почвы; Р2О5 -158-308 мг/кг; К20 - 1740 мг/кг.
Согласно таблицам по градациям оцениваемых параметров [2], агрохимические показатели пахотного слоя почвы по ключевым участкам тестового полигона №10 можно отнести к следующим группам: по кислотности - к 3-5 группе (от средне- до близких к нейтральному по рН), от рН 4,9 до 6,0 и от 2,21-4,71 ммоль в 100 г почвы по гидролитической кислотности. По содержанию подвижного фосфора участки №2, 3- 158-308 мг/кг почвы попадают в разряд высокого (151-250 мг/кг) и очень высокого (более 250 мг/кг - участок №1 и 4) содержания. По показателю обменного калия почвы попадают в группу очень низкого содержания (участки №1-4); сумма поглощенных оснований 9,0-15,0 ммоль в 100 г почвы (низкая и средняя); содержание органического вещества (гумуса) - 3,51-4,16% (высокое, сильногумусированные); обменные формы кальция - 8,5-14,0 ммоль в 100 г почвы (средняя и повышенное); магния - 0,2-0,33 (очень низкое); обеспеченность минеральным азотом средняя - 0,08-0,11%, в том числе по нитратному азоту - 7,2-13,8 мг/кг; по аммонийному - 7,62-9,12 мг/кг.
Характеристика агрохимических показателей по почвенному профилю полигона ТП-2 представлена в табл.2.
Таблица 2. Химические свойства почвы по генетическим горизонтам почвенных разрезов
Обменные
Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Гумус, '% рн (КС1) Нг, Ммоль в 100 основания, ммоль в 100 г Подвижные формы, мг/кг
г почвы почвы
Са++ м<Г фосфора калия
Ап 0-20 0-20 3,36 5,3 3,96 12,50 0,49 293 28
А! 20-29 20-29 3,18 5,6 2,86 14,37 0,39 210 24
а2в8 29-53 35-45 0,42 5,2 1,60 4,37 0,08 68 39
в& 53-81 65-75 0,20 5,3 1,15 2,62 0,12 272 35
всй 81-106 90-100 0,49 4,7 2,11 4,37 0,37 108 201
с 106-127 110-120 0,54 4,4 1,86 3,37 0,20 233 174
По почвенному профилю наблюдается изменение реакции среды от слабокислой рН 5,3- в верхней части профиля до сильно кислой (рН 4,7-4,4) в горизонтах BCg и С на глубине 81-127 см. В этих же горизонтах характерно изменение гидролитической кислотности от 3,96-2,86 ммоль/100 г до 2,11-1,86 ммоль/100 г. Характерно, что с глубиной по почвенному профилю в горизонтах BCg и С (на глубине 81-127 см) наблюдается увеличение кислотности. Распределение органического вещества по почвенному профилю характеризует специфику дернового процесса и антропогенного окультуривания. Самое высокое содержание органического вещества отмечено в верхних Ашх (0-20 см) и А] (20-29 см) подпахотных горизонтах.
В верхних горизонтах почвенного профиля отмечено самое высокое содержание подвижного фосфора - 210-293 мг/кг (высокое и очень высокое) и низкое (28-24 мг/кг) содержание обменного калия. По кальцию 12,5-14,37 ммоль на 100 г почвы - содержание высокое, по магнию 0,49-0,39 ммоль на 100 г - низкое. С глубиной почвенного профиля наблюдается изменение содержания элементов питания с минимальным содержанием фосфора (68 мг/кг) в горизонте A2Bg и последующим его нарастанием с глубиной почвенного профиля до 272-108-233 мг/кг. Содержание калия также возрастает в нижних горизонтах до 201-174 мг/кг на глубине 81-127 см.
На рис.3 представлена динамика содержания органического вещества в пахотном горизонте почв исследуемого полигона за период с 2008 по 2014 гг.
4
3,95 3,9 3.85 3.8 3,75 3,7 3,65 3,6 3,55
Орг.в-во
у 0,1х + 3,6333 К' = 0,75
____________
3,9 ______ ~~~~ 9
___
_______ —
—"
3, ■
2008-2012
2013
2014
Рис. 3. Динамика содержания органического вещества в пахотном слое почвы на тестовом полигоне, %
В 2014 году содержание органического вещества в пахотном слое почвы было на уровне показателей 2013 г. и составило 3,9%. Относительно средних многолетних показателей (2008-2012 гг.) содержание органического вещества в почвах полигона в 2014 г. было выше на 0,2%.
рН сол
5,30901
о.
5,29788
2008-2012
2013
2014
у = 5,3 Р!2 : О
5,3 Г 1 5,3 5,3
Рис.4. Динамика активной кислотности почвы на тестовом полигоне
Оценка динамики кислотности (рис.4) показывает, что в почвах полигона реакция среды 5,3 ед. рН не изменяется как относительно предыдущего года обследования, так и средних многолетних показателей.
Однако при рассмотрении изменения свойств почв полигона по гидролитической кислотности отмечается тенденция к подкислению (рис.5).
Нг
4
3,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,4 3,3 3.2 3.1
у = 0,25х + 3.2 И* = 0,8929
_____
---- 3.9
3,8 ■-
___
---
----*
3,
2 ООН 2012 2013 2014
Рис.5. Динамика гидролитической кислотности почв на тестовом полигоне,
Нг ммоль на 100 г почвы
В 2014 г. в почвах полигона гидролитическая кислотность составила 3,9 ммоль на 100 г, что на 0,1 ммоль на 100 г больше, чем в 2013 г. и на 0,5 ммоль на 100 г больше средних многолетних показателей.
12
£ ю
о £ 5
Са об/\л.
у = 0,8х + 6,7333 И2 = 0,1665
--
2008 2012
2013
2014
Рис. 6. Динамика обменного кальция почв на тестовом полигоне, Са ^ ммоль на 100 г почвы
Из данных диаграммы (рис.6), описывающей динамику обменного кальция в почвах тестового полигона №10, можно отметить снижение содержания этого показателя в 2014 г. (на 2,3 ммоль на 100 г почвы) относительно 2013 г. Однако относительно средних многолетних показателей содержание обменного кальция в почвах полигона в 2014 г. несколько выше (на 1,6 мг/кг).
М§ обм.
V = 0,1х + 0,2333 (Ч2 = 0,4286
2008-2012
2013
2014
Рис. 7. Динамика обменного магния почв на тестовом полигоне, М^ ммоль на 100 г почвы
Из данных диаграммы содержания обменного магния (рис.7) можно отметить тенденцию к возрастанию этого показателя: увеличение в 2014 г. (на 0,3 ммоль на 100 г почвы) относительно 2013 г. и на 0,2 ммоль на 100 г почвы относительно средних многолетних значений.
Изменение содержания нитратного азота в пахотном горизонте наблюдаемых почв отображено на рис.8, представленном ниже.
В целом содержание нитратов в почвах полигона находится в пределах 7-10 мг/кг и варьирует незначительно за все годы проводимых измерений.
2008-2012
N-N03
у 0,8х + 7,6333 = 0,4286
Рис. 8. Динамика содержания нитратного азота в пахотном слое почвы, N03 мг на 1кг почвы
На рис.9 изображена динамика содержания аммонийного азота в пахотном горизонте почв полигона.
20
15
N-N144
у = 4,25х + 6,6667 - 0,3316
2008-2012
2013
2014
Рис.9. Динамика содержания аммонийного азота в пахотном слое почвы, ЫН , мг на 1 кг почвы
В условиях 2014 г. в пахотном слое почвы отмечено накопление аммонийного азота более чем вдвое (на 14,7 мг/кг) относительно 2013 г. и на 8,5 мг/кг относительно средних многолетних показателей. Последнее указывает на интенсификацию процессов аммонификации, обусловленных, скорее всего, интенсивностью разложения накапливающейся массы дернины в условиях одноукосного использования многолетних травостоев.
450 400 350 зоо
250 200 150 ЮО 50 О
Р подв.
у = -61,1х ♦ 428,13 Я2 = 0,4083
409.5
----_
— —-
221
2008 2012 2013 2 01-1
2013
¿014
Рис. 10. Динамика содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы, Р2О5 мг на 1кг почвы
Оценка содержания подвижного фосфора в почве пахотного горизонта (рис.10) указывает на некоторое возрастание этого показателя в 2014 году относительно 2013 года. Однако относительно средних многолетних показателей уровень содержания фосфора в 2014 г. уменьшился на 122,2 мг/кг.
Динамика содержания подвижного калия в пахотном горизонте почв тестовых полигонов отображена на рис. 11.
юо
90 80
аз
5 60
= 50 ^ 40 £ 30 20 10 О
Рис. 11. Динамика подвижного калия в пахотном слое почвы на тестовом полигоне,
К20 мг на 1кг почвы
Почвы полигона характеризуются весьма низким содержанием обменного калия (23-30 мг/кг), кроме того, отмечена тенденция к уменьшению его содержания относительно средних многолетних показателей.
На основании проведенной оценки составленного прогноза по каждому из вышеперечисленных параметров почвенного плодородия можно констатировать следующую общую тенденцию направленности деградационных процессов, протекающих в почвах полигона №10: сокращение запасов элементов питания в почвах, прежде всего подвижных фосфатов, и особенно уменьшение содержания обменного калия. Намечается также тенденция к подкислению почв (по гидролитическому показателю). Вместе с тем отмечены и позитивные тенденции, связанные с накоплением органического вещества в почве и увеличением содержания обменных катионов (ЫН4 .
2, Са 2), обеспечивающих улучшение ионообменных свойств почвенно-поглощающего комплекса.
На основании полученных данных можно рекомендовать проведение следующих мероприятий:
1. Нейтрализация почвенной кислотности путем проведения поддерживающего известкования в дозе 2-3 т/га извести.
2. Восполнение запасов основных элементов питания в почве. Учитывая деградационное уменьшение в пахотном слое почв запасов фосфора и калия, необходимо обеспечить повышение доз вносимых фосфорных и особенно калийных удобрений.
3. Рационализацию использования минеральных и органических удобрений, обеспечивающих сокращение непроизводительных потерь питательных элементов и повышение продуктивности возделываемых культур, сохранение плодородия почв и оптимизацию состояния агроэкосистем тестового полигона №10 и окружающего агроландшафта.
Литература
1. Комаров А.А., 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. Державин Л.М., Булгаков Д.С. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М., 2003. -240 с.
3. Суханов П. А., Комаров А А., Кирсанов А. Д. Динамика изменения агрохимических свойств почв на тестовых полигонах Ленинградской области //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2013. -№33. - С. 12-19.
К ПОДЕЗ. у = -29,95х + 107,7
Р(2 = 0,6695
89,9
щ
щ
в
зо
1 23,5
Я
2008-2012 2013 2014
