CC BY
34
УДК 574:631.58:631.452(470.32)
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПАХОТНЫХ ЗЕМЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВОСПРОИЗВОДСТВА ИХ ПЛОДОРОДИЯ В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМЬЕ
СТИФЕЕВ А.И.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры экологии, садоводства и защиты растений ФГБОУ ВО Курская ГСХА; тел. (4712) 53-15-00, e-mail: [email protected].
ЛАЗАРЕВ В.И.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заместитель директора Курского НИИ агропромышленного производства по научной работе.
ХИЖНЯКОВ Н.А.,
заведующий агрохимической лабораторией «Курская». НИКИТИНА О.В.,
кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель кафедры экологии, садоводства и защиты растений ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: [email protected].
ЧЕРНИКОВ П.П.,
аспирант ФГБОУ ВО Курская ГСХА. ПАНОВА Е.Н.,
аспирант ФГБОУ ВО Курская ГСХА.
Реферат. Предметом исследования является состояние пахотных земель Центрального Черноземья на примере Курской области. Установлено, что пахотные земли подвергаются значительному антропогенному воздействию, что приводит к росту площадей кислых почв, поступлению в почвы тяжёлых металлов, уменьшению содержания основного компонента плодородия - гумуса, нарушению научно-обоснованных севооборотов. Разработаны мероприятия по воспроизводству плодородия земель, связанные с известкованием, увеличением площадей земель под посевы многолетних бобовых трав, использованием в агроценозах микроэлементных удобрений, биологических препаратов, проведением регионального экологического мониторинга.
Ключевые слова: пахотные земли, кислотность, гумус, плодородие, воспроизводство, микроэлементные удобрения, известкование, отходы, мониторинг.
AGROECOLOGICAL STATE OF AGRICULTURAL LAND AND
MAIN AREAS OF REPRODUCTION OF FERTILITY IN THE CENTRAL BLACK SOIL
STIFEEV A.I.,
doctor of Agricultural Sciences, Department of Ecology Professor, Horticulture and Plant protection FGBOU in «Kursk State Agricultural Academy»; tel. (4712) 53-15-00, e-mail: [email protected].
LAZAREV V.I.,
doctor of agricultural sciences, professor, deputy director of the Research Institute of the Kursk agricultural production on scientific work.
KHIZNYAKOV N.A.,
head agrochemical laboratory «Kursk».
NIKITINA O.V.,
candidate of Agricultural Sciences, Senior Lecturer of the Department of Ecology, horticulture and plant protection FGBOU in «Kursk State Agricultural Academy» e-mail: [email protected]. CHERNIKOV P.P.,
graduate student FGBOU in «Kursk State Agricultural Academy». PANOVA E.N.,
graduate student FGBOU in «Kursk State Agricultural Academy».
Еssay. The subject of research is the state of the arable land in the Central Black Soil example of Kursk area. It was found that the arable land are subject to significant human impact, which leads to an increase in area of acidic soils, enter the soil of heavy metals, reduce the content of the main component of fertility - humus, breach of science-based crop rotations. Developed actions for reproduction of soil fertility, associated with liming, increasing the area of land under perennial legumes, using agrocenoses micronutrient fertilizer, biological products, conducting regional environmental monitoring.
Keywords: arable land, acidity, humus, fertility, reproduction, micronutrient fertilizers, liming, waste monitoring.
Введение. Земельные ресурсы в сельском хозяйстве являются основным средством производства сельскохозяйственной продукции. Они имеют особый правовой режим, направленный на сохранение площади, предотвращение развития негативных процессов и повышение их плодородия. Согласно данным Госкомитета Российской Федерации, площадь земель сельскохозяйственного назначения составляющей 402,3 млн.га, из них 196,0 млн. га представлены сельскохозяйственными угодьями. Наибольшее количество (115,3 млн. га) занимает пашня [1].
Особую значимость среди пахотных земель имеют черноземы и серые лесные почвы различных подтипов. Площадь черноземных почв в РФ составляет 120 млн. га, под пашней занято около 50 %. На территории Центрального Черноземья (ЦЧ) площадь черноземов составляет около 70 % серых лесных почв 28 % га [2].
Результаты и обсуждения. Цель наших исследований заключалась в анализе состояния пахотных земель Центрального Черноземья и разработки мероприятий по воспроизводству из плодородия.
Методика исследований включала анализ состояния пахотных земель, проведение полевых опытов [3], определение видового состава микроорганизмов, определение биологической активности почв [4].
По данным ряда исследований [5, 6, 7, 8] черноземы подвергаются сильному антропогенному воздействию, связанному с увеличением площади пахотных земель, использованием больших доз пестицидов, загрязнение почв промышленными выбросами, ростом площадей кислых почв. Практически на всех типах и подтипах почв страны отмечается уменьшение мощности гумусового горизонта в черноземах до 20-25 % в результате плоскостной, линейной, ветровой эрозии, что в свою очередь снижает содержание основного компонента плодородия гумуса от 0,6 до 1,5 т/год. Повсеместно пахотные земли подвергаются уплотнению, объемная масса возрастает с 1,1 - 1,2 до 1,45 г/см3. В результате этого ухудшается водопрочность, и водо- и воздухопроницаемость почв, в результате антропогенного воздействия происходит обеднение почвенной биоты и ее основного компонента полезных видов микроорганизмов. В этой связи мною представляется возможность привести более детальное состояние почв Курской области, аналогичной для других областей Центрального Черноземья.
Земельная площадь области составляет 2999,7 тыс. га, из них под пашней занято 1646 тыс. га. Распаханность территории составляет в среднем 65 %. На территории области создан крупнейший территориальный промыш-ленный комплекс - Михайловский ГОК, где добыча железной руды осуществляется открытым способом. Для нужд МГОКа на территории двух областей (Курской и Белгородской) отведено свыше 30 тыс. га, в том числе свыше 11 тыс. га изъято из землепользования Курской области. Для нужд в строительной индустрии, складирования отходов промышленной и сельскохозяйственной деятельности занято около 3 тыс. га. В результате этого в области образовался техногенный ландшафт, представленный отвалами вскрышных пород, хвостохранилищем отходов МГОКа, полигонами захоронения отходов быта.
Выбросы от взрывов железистых кварцитов в карьере Михайловского ГОКа, дефляции хвостов обогащения МГОКа и полигонов захоронения отходов производства быта приводит к загрязнению прилегающих к ним агроцео-зов, на расстоянии 500 м от источников загрязнения (полигон захоронения Старково) и до 5-7 км (хвостохранилище МГОКа).
В результате интенсификации сельского хозяйства отмечается ежегодное увеличение площади кислых почв, площадь которых в 2015 году составила 1324 тыс. га (68,3 %). Значительные площади пахотных земель (959,8 тыс. га) имеют среднюю обеспеченность подвижным фосфором и обменным калием. Площадь земель с очень низкой обеспеченностью подвижными формами этих элементов составляет 33,4 тыс. га, а очень высокими 250,3 тыс. га, что не позволяет получению высокой продуктивности сельскохозяйственных культур [9].
Агрохимическое обследование почв Курской области свидетельствует о том, что они имеют низкую обеспеченность микроэлементами (бор, медь, цинк, марганец), к ним в первую очередь следует отнести серые лесные почвы всех подтипов, имеющие легкий гранулометрический состав и низкое содержание гумуса [10].
В соответствии с решением ФЗ [11] в условиях Центрального Черноземья отмечается рост урожайности основных сельскохозяйственных культур. Так, в условиях Курской области, за последние 5 лет урожайность основных сельскохозяйственных культур и их валовой сбор увеличился в 1,5 -2 раза. В условиях 2015 года собрано 3,8 млн. т зерна, 4 млн. т сахарной свеклы, 500 тыс. т масля-ничных культур, при урожайности озимой пшеницы 45 ц/га. В отдельных хозяйствах Беловского, Пристенского, Кореневского районов урожайность озимой пшеницы достигла 90 и более ц/га и для черноземных почв это не предел.
В условиях рыночной экономики рост производства сельскохозяйственной продукции осуществляется в основном за счет химических средств, увеличения количества внесения в почву минеральных удобрений и пестицидов. Так, за последние 2 года под агроценозы области (2014-2015 гг.) внесено свыше 300 тыс. т удобрений и около 5 тыс. пестицидов, что в среднем составляет соответственно около 100,2 кг/га посевной площади. Значительная доля которых вносится под пропашные культуры. Так, под сахарную свеклу в условиях 2015 года внесено 345кг / га минеральных удобрений, что приводит к увеличению кислотности почв.
Вынос элементов питания из почвы с урожаем сельскохозяйственных культур приводит к истощению почв биофильными элементами, отсутствие органических удобрений (навоза) для повышения плодородия почв - к их дегумифигации. За 100 лет использования черноземных почв в агроценозах привело к потере более 30 % гумуса [12]. В настоящее время производители сельскохозяйственной продукции нарушают научно-обоснованные севообороты. Практически из них выпали посевы многолетних трав, особенно бобовых, которые компенсируют накопление азота и увеличивают поступление органического вещества в почву.
Для повышения плодородия почв Центрального Черноземья необходимо ускорить переход на биологическое земледелие, связанное с соблюдением научно обоснованных севооборотов. Следует перейти к увеличению посевных площадей под многолетними травами. Так, под люцерной трехлетнего пользования накапливается до 300 кг/га, экологически чистого азота, что равноценно около 1 т аммиачной селитры, затраты на которую составляют свыше 11 тыс. рублей. Необходимо расширить площади под посевами сидератных культур, обязательное запахивание нетоварной части сельскохозяйственных культур, что позволит стабилизировать процесс потерь основного компонента плодородия - гумуса, повысит количество
полезной микробиоты, обеспечит получение экологически безопасной продукции.
В условиях вегетации сельскохозяйственных культур следует проводить листовую диагностику, что позволит экономно расходовать минеральные удобрения и получить более высокую их отдачу.
В целом следует отметить, что в современный период землепользования происходит деградация почв, связанная с необратимыми изменениями физических, химических и биологических свойств, это приводит к невозможности выполнения в полной мере почвами их экологических и производственных функций.
Для повышения плодородия почв Центрального Черноземья и соответственно урожайности сельскохозяйственных культур является известкование кислых почв, площадь которых ежегодно увеличивается и в настоящее время составила 1320 000 га. По данным [13] внесение 1 т извести обеспечивает 6-8 ц зерноединиц на 1 га посева, окупаемость агроприема составляет около 2 лет. Ежегодное известкование кислых почв на территории области составляет не более 26 тыс. га, при таких темпах в известковании потребуется более 60 лет. Курская область располагает громадными запасами мела, который с успехом можно использовать для нейтрализации кислых почв. За счет известкования улучшается питание растений, уменьшается засоренность, зимостойкость посевов, в 1,5 раза увеличивается эффективность минеральных удобрений и количество полезной микрофлоры.
Особенно чувствительны при кислотности почв микробные сообщества [14]. При этом функционирование микроорганизмов резко снижается, их место занимают стойкие микроскопические грибы с токсическим действием на сельскохозяйственные растения. При этом уменьшается количество индикатора плодородия почв азотобактера, азотфиксирующих микроорганизмов рода ризо-биум и свободно живущих клостридиум, что заметно снижает уровень плодородия почв (таблица 1). Условные обозначения: числитель - рН - 7,0 знаменатель - рН - 5,4
Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что в условиях нейтральной почвенной среды черно-
Обработка семян и посевов сахарной свеклы микроэлементными удобрениями способствовала удлинению вегетационного периода на 6-7 дней, увеличению урожайности на 42 ц/га (Аквадон-Микро) и 46 ц/га (Магро) в сравнении с контрольным вариантом и сахаристости, со-
земов типичных количество полезной микрофлоры в аг-роценозах заметно отличается. Так, наименьшее количество всех видов полезной микрофлоры обнаружено под сахарной свеклой.
Под многолетней травосмесью их количество возрастает в 2-7 раз. В агроценозе озимой пшеницы их количество занимает промежуточное положение. В условиях кислой рН количество полезной микрофлоры резко убывает.
Биологическая активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов имеет такую же закономерность. Под сахарной свеклой биологическая активность составила 16 %, под озимой пшеницей - 20 %, под многолетними травами - 31 %.
Таким образом, количество полезной микрофлоры в черноземах типичных напрямую зависит от рН и возделываемых культур.
В современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур большую роль играют микроэлементные удобрения, решающие роль отсутствия в них лимитирующего фактора, без которого невозможно получение высоких и стабильных урожаев. За последнее время отечественная промышленность расширила производство минеральных удобрений с включением микроэлементов, которые находятся в наиболее доступной хелатной форме.
Наши исследования связаны с применением нескольких видов комплексных водорастворимых удобрений: Аквадом-Микро - физиологический сбалансированный высокомолекулярный водно-полимерный комплекс длинных углеводородных цепочек с закрепленными на них микроэлементами (Ре, Си, В, Мо, 2п, Мп, Со, Mg), находящимися в составе полимерной матрицы в хелатной форме.
Магро - индуктор иммунитета растений, обладающий адаптогенными свойствами, способствующий антистрессовой устойчивости растений к заболеваниям, обладающий высокой химической чистотой и растворимостью. Применение приведенных выше препаратов при возделывании сахарной свеклы в полевых условиях на черноземах типичных приведена в таблице 2.
ответственно, на 1,2 - 1,3 %. Применение микроэлементных удобрений под зерновые культуры обеспечивает получение прибавки урожая от 2,5 до 7 ц/га [10].
Значительную роль в повышении плодородия почв, улучшении их водно-физических и микробиологических
Таблица 1 - Количество полезной микрофлор ы в зависимости от рН в агроценозах ЦЧ, 2015 г.
Вид микроорганизмов Глубина взятия образца, см Озимая пшеница Сахарная свёкла Многолетние бобово-злаковые травы
тыс. шт/1 г почвы
Azotobactep 19/11 5/2 28/14
Rizobium 0-10 10/8 6/3 19/9
Clostridium 14/7 3/2 22/9
Биологическая активность (разложение льняной ткани, %)
Clostridium cellulosae 0-10 16 20 31
Таблица 2 - Влияние микроэлементных удобрений на посевах сахарной свеклы, 2014 г.
№ Вариант опыта Урожайность, ц/га Прибавка, ц/га Сахаристость, % Прибавка, %
1 Контроль 415 - 13,6 -
2 Аквадон - Микро, 3-х кратная обработка посевов 457 422 14,8 1,2
3 Магро - 3-х кратная обработка посевов 461 46 14,9 1,3
НСР05 9
свойств играют биологические препараты на основе полезной микрофлоры. Так, в условиях ГНУ НИИ ОПП г. Курска применение биопрепаратов вуксал-микроплант, поли-фид, гуминовые препараты, ламадер, новоферт и др. обеспечили прибавку урожая зерновых культур от 3 до 9,4 ц/га, при этом содержание клейковины в зерне озимой пшеницы возрастало от 0,1 % до 4,0 % [10]. Обработка семян и внесение в почву суспензии микроводорослей в дозе 30 л/га обеспечило увеличение урожайности ярового ячменя на темно-серых лесных почвах до 7 ц/га [15].
Вывод. Предотвращение дальнейшей деградации почв, повышения продуктивности сельскохозяйственных культур требует максимального использования всех ресурсов и факторов управления в системах земледелия Центрального Черноземья. К ним следует отнести: известкование кислых почв, сидерация, оптимальное внесение минеральных и комплексных микроэлементных удобрения, биологических препаратов, увеличение площадей под многолетними травами, рекультивацию техногенных ландшафтов, обязательное проведение почвенного экологического мониторинга.
Список использованных источников
1. Симакова М. С., Тонконогов В.Ю., Шищов Л.Л. Почвенные ресурсы Российской Федерации. - 1966. - №1. -С.77-89.
2. Экология Центрального Черноземья: Учебное пособие / Д.В. Муха, А.И. Стифеев, В.П. Герасименко и др. -Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2001. -191 с.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Аропромиздат, 1985. - 351 с.
4. Емцев В.Т., Мишустин Е.М. Микробиология. Учебник для вузов. - М.: Дрофа, 2006. - 444 с.
5. Добровольский Г.В., Шишов Л.В., Щербаков А.П. Состояние, прогноз и повышение плодородия черноземов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 1992. - № 5. - С. 24-27.
6. Булгаков Д.С. Агроэкологическая оценка пахотных почв. - М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 2002. - 252 с.
7. Стифеев А.И., Лукьянов В.А. Почвам - вторую жизнь // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2013. - № 5 - С. 66-68.
8. Патент 2562544 Российской Федерации. Способ повышения почвенного плодородия земель сельскохозяйственного назначения / Лукьянов В.А., Стифеев А.И. - Опубликован 12.08. 2015. - 4 с.
9. Статистический ежегодник Курской области. 2015: Статистический сборник. - Курск, 2015. - 445 с.
10. Эффективность микроэлементных удобрений в условиях Курской области / В.И. Лазарев, А.Я. Айдиев, И.А. Золотарев и др.: Монография. - Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2013. - 139 с.
11. Федеральный закон от 16 июня 1998 года №101-ФЗ «О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения.
12. Щербаков А.П. Проблемы и пути сохранения и рационального использования черноземов / Всероссийская научно-практическая конференция «Русский чернозем - 2000». - М., 2000. - С. 29-34.
13. Шильников И.А., Аканова Н.И., Темников В.Н. Значение известкования и потребность в известковых удобрениях // Агрохимический вестник. - 2008. - № 6. - С. 28-31.
14. Гоменова Н.Ф. Микроорганизмы как показатели состояния агроэкосистем при длительном применении комплекса удобрений в их последействии. Сб. Экологическая агрохимия. - М.: Изд. МГУ, 2008. - С. 140-152.
15. Лукьянов В.А., Стифеев А.И. Агроэкологические особенности одноклеточных организмов в условиях Центрального Черноземья // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. - 2016. - № 1(9). - С. 60-68.
List of sources used
1. Simakov M.S., Tonkonogov V.Y., Shischov L.L. Soil Resources of the Russian Federation, 1966. № 1. - S.77-89.
2. Muha D.V., Stifeev A.I. Gerasimenko V.P. at al. Central Black Soil Ecology: Textbook. - Voronezh: Publishing house KGSKHA, 2001. -191 s.
3. Armor B.A. Methods of field experience. - M.: Aropromizdat, 1985.- 351 s.
4. Emtsev V.T., Mishustin E.M. Microbiology. Textbook for high schools. - M.: Bustard, 2006. - 444 s.
5. Dobrovolsky G.V., SHishov L.V., Scherbakov A.P. Condition, prognosis and increase of fertility of chernozems. / Bulletin of the Russian Academy of Agricultural Sciences, 1992. №5. - S. 24-27.
6. Bulgakov D.S. Agroecological estimation of arable soils. - M .: Soil Science Institute. V.V. Dokuchaev, 2002. - 252
s.
7. Stifeev A.I., Lukyanov V.A. Soil - a second life. / Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2013. - №5 -S. 66-68.
8. Patent 2562544 Russian Federation. A method for improving soil fertility of agricultural land [Text] / V.A. Lukyanov, A.I. Stifeev - Published 12.08. 2015 - 4s.
9. Statistical Yearbook of the Kursk region. 2015: Statistical Yearbook / territorial body of the Federal State Statistics Service in the Kursk region. - Voronezh, 2015. - 445 s.
10. Lazarev V.I., Aydiev A.Y., Zolotarev I.A., A.I. Stifeev, Shershnev O.M. The effectiveness of micronutrient fertilizers under the Kursk region. Monograph. Under. Ed. Doctor. agricultural Sciences, Professor V.I. Lazarev. Publishing house of the Kursk State Academy, 2013. - 139 s.
11. Federal Law of June 16, 1998 №101-FZ "On State Regulation of the fertility of agricultural land.
12. Shcherbakov A.P. Problems and ways of preservation and rational use of chernozems / All-Russian scientific-practical conference "Russian black earth - 2000". - M., 2000.- s. 29-34.
13. Shilnikov I.A., Akanov N.I., Temnikov V.N. The value of and the need for liming lime fertilizer // Agrochemical Bulletin, 2008, №6. - S. 28-31.
14. Gomenova N.F. Microorganisms as indicators of the state of agro-term use complex fertilizers in their aftereffects. Coll. Environmental agrochemicals. M.: ed. Moscow State University. 2008. - S. 140-152.
15. V.A. Lukyanov, A.I. Stifeev Agroecological features of single-celled organisms in the conditions of Central Black Earth region. / Innovation in Agribusiness: Problems and Prospects. Theoretical and scientific journal. 2016. - № 1 (9) - S. 60-68.
