CC BY
80
УДК 631.452(470.46)
АГРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПАХОТНЫХ ПОЧВ
АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Ю.Б. Салина, к.т.н., А.А. Уталиев, С.О. Александров
Государственный центр агрохимической службы «Астраханский», e-mail: agrohim_30@mail.ru
Представлены результаты агрохимического обследования пахотных почв в увязке с агроклиматической характеристикой Астраханской области. В динамике за 50 лет показано содержание подвижных форм фосфор и калия. С 1965 по 1992 гг. наблюдалось повышение содержания фосфора на 47,9%, калия - на 7,4%, с последующим их снижением на 41,5 и 31,6% соответственно. С начала 2000-х годов по настоящее время содержание фосфора остается практически неизменным, а содержание калия повышается. По состоянию 01.01.2016 г. в целом по области преобладают почвы с высоким и очень высоким содержанием фосфора, средним и высоким содержанием калия, очень низким содержанием органического вещества и щелочной реакций почвенной среды. По содержанию подвижных форм микроэлементов пахотные почвы области характеризуются как высокообеспеченные бором и марганцем, среднеобеспеченные медью и низкообеспеченные кобальтом и цинком. Баланс питательных веществ в земледелии области продолжает оставаться отрицательным. Результаты полевых опытов показали, что при внесении минеральных удобрений в комплексе с микроэлементами обеспечивается существенная прибавка урожая и улучшаются качественные характеристики получаемой сельскохозяйственной продукции.
Ключевые слова: Астраханская область, агрохимическое обследование, пахотные почвы, подвижные формы фосфора и калия, микроэлементы, органическое вещество.
AGROCHEMICAL CHARACTERISTIC OF THE ARABLE SOILS IN THE ASTRAKHAN REGION
PhD Yu.B. Salina, A.A. Utaliev, S.O. Alexandrov
State Centre of Agrochemical Service «Astrakhanskiy», e-mail: agrohim_30@mail.ru
The results of agrochemical survey of arable soil in conjunction with agro-climatic characteristic of the Astrakhan region are highlighted in the article. In the dynamics for 50 years the phosphorus and potassium content is reproduced. Between 1965 and 1995 there was phosphorus increasing by 47.9 per cent; potassium increasing by 7.4 per cent, with subsequent reduction, respectively. The phosphorus content has remained almost unchanged from the beginning of 2000 to the present, but the potassium content is increasing. As of January 1, 2016, soils with a high and very high phosphorus content, average and high potassium content, very low content of organic matter and alkaline reaction of the soil compartment prevail in the region. On the content of the forms of microelements, arable soils are characterized as high-income by boron and manganese, middle-income by copper and low-income by cobalt and zinc. The nutrient balance of the farming in the region continues to be negative. The results of the field experiments have shown that in making mineral fertilizers in combination with microelements, a substantial addition of harvest is provided; qualitative features of obtained agricultural products are improving.
Keywords: Astrakhan region, agrochemical survey, arable soils, phosphorus and potassium content, microelements, organic matter.
Волжское понизовье - уникальный регион России, где тесно переплетены интересы сельского, рыбного и водного хозяйств и связанных с ними перерабатывающих предприятий. На данной территории значительную площадь занимает Астраханская область. По состоянию на 01.01.2016 г. земельный фонд области составляет 3637,6 тыс. га, из них сельскохозяйственные угодья - 2899,2 тыс. га, в т.ч. пашня 197,6 тыс. га.
Ландшафт области характеризуется пологовол-нистой пустынной равниной, осложненной сухими ложбинами, массивами бугров, песков, озерами, с
карстовыми включениями в рельефе. Абсолютная отметка Каспийского моря располагается на уровне 27 м ниже у.м. К северу абсолютные отметки поверхности увеличиваются до плюс 15-20 м. Самой высокой точкой области является гора Большое Богдо на уровне 161,9 м [1]. Климат области засушливый и резко континентальный. Зима бесснежная, весна холодная, сухая и сопровождающаяся ветрами, лето жаркое. На формирование почвенного покрова большое влияние оказывают засушливые условия и ежегодное затопление территории паводковыми водами [2]. Отмечается 106-
110 дней с суховеями различной интенсивности [3].
В области выделено пять почвенно-климатических природных зон:
- в полупустынную зону светло-каштановых почв входят земли степной части Черноярского и Ахтубинского районов. Осадков за вегетационный период года выпадает 145-195 мм. Преобладают светло-каштановые почвы и солонцы каштановые;
- в полупустынную зону бурых почв входят земли южной степной части Ахтубинского района, степные земли Енотаевского, Харабалинского и земли северной степной части Красноярского и Нариманского районов. Пахотные земли на 2/3 представлены бурыми полупустынными почвами. В теплый период года выпадает 100-160 мм осадков;
- в зону подстепных ильменей входят земли юго-западной части Наримановского района, часть земель Лиманского и Икрянинского районов. В теплый период выпадает 100-114 мм осадков. В зоне доминируют бурые полупустынные почвы, ильменно-луговые и аллювиальные почвы;
- в зону дельты р. Волга входят земли Камызяк-ского, Приволжского и Володарского районов, земли юго-восточной части Икрянинского и Ли-манского районов, центральной и южной части Красноярского района. Территория расчленена реками и мелкими ериками. В почвенном покрове преобладают аллювиальные и бурые полупустынные почвы Бэровских буров. В теплый период года наблюдается 93-109 мм осадков;
- в Волго-Ахтубинскую зону входят пойменные земли Ахтубинского, Енотаевского, Наримановского, Харабалинского и Черноярского районов. Микроклимат в пойме более сглажен, нежели на сопредельных степных территориях с количеством осадков около 190 мм.
Агроклиматические условия области способствовали формированию засоленных и солонцовых почв с низким плодородием. Засоленность почв затрудняет доступность питательных веществ, для корневой системы растений, нарушает азотный обмен и передвижение азотистых соединений проводящих тканей растений.
Цель исследований - изучить в динамике показатели плодородия почв пахотных земель по результатам агрохимического обследования для разработки рекомендаций применения удобрений под сельскохозяйственные культуры и ведения эффективного земледелия в Астраханской области.
Условия и методы. В зону обслуживания ФГБУ ГЦАС «Астраханский» входят 11 административных районов области. Наземное агрохимическое обследование пахотных почв проводилось с периодичностью 5-7 лет с 1965 по 2015 г. При отборе почвенных образцов использовали GPS навигаторы и электронную карту области. В образцах определяли рН водной вытяжки - в соответствии с ГОСТ
26423-85; содержание подвижных форм фосфора и калия - по методу Мачигина в модификации ЦИ-НАО по ГОСТ 26205-91; содержание органического вещества - по методу Тюрина в модификации ЦИНАО по ГОСТ 26213-91; подвижных форм марганца - ГОСТ 50685-94; меди и кобальта - ГОСТ 50683-94; бора - ГОСТ 50688-94; цинка - ГОСТ 50686-94; эколого-токсикологические показатели (содержание тяжелых металлов). Ежегодно проводили мониторинг применения минеральных удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур [4].
Результаты и обсуждение. По степени обеспеченности органическим веществом пахотные почвы области характеризуются очень низким содержанием. Так, значение средневзвешенного показателя органического вещества для 86,5% обследованной площади по состоянию на 01.01.2016 г. составило 1,4%. Средневзвешенное содержание органического вещества за все периоды обследований не превышало 1,3-1,4% (табл. 1). Варьирование значений связано со снижением интенсивности обработки почвы, поступлением в нее естественной биомассы и органических удобрений.
Объемы внесения органических удобрений в почвы области возрастали с середины 1960-х до 1990-х годов, достигая своего максимума в период 1986-1990 гг. - 719,0 тыс. т, или 3,6 т/га. Затем их применение резко сократилось и в 2001-2005 гг. составило 29,6 тыс. т, или 120 кг/га. За период 2011-2015 гг. было внесено 237,2 тыс. т, или 0,79 т/га (табл. 2).
Обеспеченность почв подвижным фосфором можно охарактеризовать как высокую (табл. 3). Доля пахотных земель с высоким и очень высоким содержанием фосфора по материалам I тура обследования (1965-1970 гг.) составляла 39,6 тыс. га (14,7%) и 51,2 тыс. га (19,1%) соответственно. По материалам X цикла по состоянию на 01.01.2016 г. доля пахотных земель с высоким содержанием фосфора достигла 54,3 тыс. га (27,5%) и с очень высоким содержанием фосфора - 46,6 тыс. га (23,6%). Таким образом, с 1965 по 1992 г. средневзвешенное содержание подвижного фосфора в пахотных почвах области увеличилось с 44,0 до 65,1 мг/кг почвы. Указанный период характеризовался
1. Средневзвешенное содержание органического вещества в пахотных почвах _Астраханской области_
Цикл (годы Обследованная Органическое
обследования) площадь, тыс. га вещество, %
VI (1988-1992) 221,3 1,3
VII (1993-1999) 184,8 1,2
VIII (2000-2003) 167,3 1,3
IX (2004-2010) 162,8 1,4
X (2011-2015) 197,6 1,4
2. Применение минеральных и органических
Годы Органические удобрения, тыс. т Минеральные удобрения, тыс. т
всего в т.ч.
азотных фосфорных калийных
1966-1970 157,8 7,8 - - -
1971-1975 232,2 19,7 - - -
1976-1980 409,7 32,4 17,6 10,5 4,3
1981-1985 686,3 44,9 22,8 15,1 7,0
1986-1990 719,0 43,2 17,1 18,4 7,7
1991-1995 270,3 11,6 5,1 3,9 2,7
1996-2000 40,7 1,2 0,9 0,2 0,1
2001-2005 29,6 4,6 2,8 0,8 0,8
2006-2010 113,8 29,8 16,4 6,5 6,9
2011-2015 237,2 48,3 23,7 10,8 9,8
высоким уровнем внесения фосфорных удобрений (табл. 2). Оптимальное фосфорное питание способствовало развитию корневой системы растений - она сильнее ветвилась и глубже проникала в почву, в результате улучшалось снабжение растений питательными веществами и влагой, что особенно важно для засушливых условий. Без фосфора жизнь растений была бы невозможной в аридных условиях [5].
За период VII цикла обследования, завершившегося в 1999 г., произошло снижение в почвах средневзвешенного содержания подвижного фосфора (рисунок) за счет значительного сокращения объемов внесения минеральных удобрений. В последующих циклах агрохимического обследования почв средневзвешенный показатель содержания фосфора в пахотных землях практически оставался неизменным 44,9-45,5 мг/кг.
Обеспеченность почв обменным калием с I по VI цикл агрохимического обследования увеличилась с 269,4 до 289,4 мг/кг. В VII цикле наблюдалось снижение средневзвешенного содержания калия до 219,9 мг/кг. С VII по X циклы в пахотных почвах происходило повышение средневзвешенного содержания калия, которое достигло максимума - 310,6 мг/кг. За весь период обследования (1965-2015 гг.) площади пахотных почв с
3. Распределение площади пахотных земель по содержанию подвижного фосфора
Цикл (годы обследования) Обследованная площадь, тыс. га Площадь земель по степени обеспеченности, тыс. га
очень низкая низкая средняя повышенная высокая очень высокая
I (1965-1970) 268,6 3,5 25,3 83,8 65,2 39,6 51,2
Щ1971-1975) 253,5 5,5 18,4 62,0 57,6 43,0 67,0
III (1976-1980) 238,7 3,7 13,7 57,0 53,0 38,1 73,2
IV (1981-1985) 214,5 1,6 6,8 41,5 49,8 39,5 75,3
V (1986-1988) 182,3 2,5 5,4 29,9 37,9 35,7 70,9
VI (1988-1992) 221,3 1,7 4,6 32,3 41,0 40,3 101,4
VII (1993-1999) 184,8 2,9 6,3 33,9 41,2 41,2 59,3
VIII (2000-2003) 167,3 4,3 8,3 38,2 41,6 36,2 38,7
IX (2004-2010) 162,8 4,2 7,4 33,5 43,1 36,0 38,6
X (2011-2015) 197,6 7,2 14,2 34,4 40,9 54,3 46,6
Циклы обследования
Фосфор, мг/кг ^^^ Калий, мг/кг
Динамика средневзвешенного содержания подвижных форм фосфора и калия в почвах пашни по завершенным циклам обследования
4. Распределение площади пахотных земель по содержанию подвижного калия
Цикл (годы обследования) Обследованная площадь, тыс. га Площадь земель по степени обеспеченности, тыс. га
очень низкая низкая средняя повышенная высокая очень высокая
I (1965-1970) 268,6 10,1 72,9 96,2 55,0 26,3 8,1
II (1971-1975) 253,5 8,1 76,8 89,6 46,6 24,7 7,7
III (1976-1980) 238,7 7,1 71,5 89,6 43,2 20,9 6,4
IV (1981-1985) 214,5 4,2 65,7 80,3 35,5 21,4 7,4
V (1986-1988) 182,3 4,4 55,4 68,7 30,6 17,5 5,7
VI (1988-1992) 221,3 3,4 62,5 85,7 38,9 23,8 7,0
VII (1993-1999) 184,8 6,1 63,7 64,6 25,4 18,0 7,0
VIII (2000-2003) 167,3 8,2 70,1 54,5 19,8 11,2 3,5
IX (2004-2010) 162,8 5,3 61,7 54,4 19,5 14,9 7,0
X (2011-2015) 197,6 2,3 43,9 64,4 41,3 38,1 7,6
очень низким содержанием обменного калия сократились на 7,7 тыс. га, а с низким - на 22,9 тыс. га (табл. 4).
Значительное снижение площадей с низким содержанием калия в почвах можно объяснить не только увеличением объема вносимых калийных удобрений (результат динамики поступления удобрений представлен в таблице 2), но и возможным притоком водорастворимых солей из нижних подпочвенных слоев в верхние горизонты, при изменении системы полива на пахотных почвах и культу-рооборота.
Начиная с 2007 г., в системе земледелия области внедряется технология капельного орошения. При капельном орошении поливные воды не передвигаются вниз по профилю, а напротив, в жаркий период увеличивают капиллярное подтягивание воды из нижних горизонтов почвы и, таким образом, в короткие сроки в верхних слоях почвы может накапливаться калий от водорастворимых почвенных солей и вносимых удобрений. В культурообо-роте стали выращивать картофель, лук, пасленовые, у которых корневая система размещена верхнем почвенном слое что, в свою очередь, инициировало увеличение вносимых доз минеральных удобрений. Указанные факторы, в своей совокупности могли привести к повышению содержания калия в пахотных почвах АО. Стабилизация калийного режима была отмечена в других регионах ЦЧР [6-8].
Реакция почвенного раствора. Реакция почвенного раствора является важным показателем плодородия и степени окультуренности почвы. Большая часть культурных растений может хорошо произрастать лишь при слабокислой и нейтральной
реакции почвенного раствора. Значительные отклонения реакции почвенного раствора в кислую или щелочную среду ухудшают условия жизни растений и почвенных организмов [9, 10]. Зональные почвы области и почвы дельты Волги обладают, согласно результатам агрохимического обследования пахотных земель, в своем большинстве слабощелочной, щелочной и нейтральной реакцией сред, что подтверждается данными X цикла обследования (табл. 5).
Важную роль в сбалансированном питании и в процессах жизнедеятельности растений играют микроэлементы: медь, цинк, бор, кобальт и марганец, которые содержатся в растениях от стотысячных до тысячных долей процента, выполняющие важные функции роста и развития растений [11]. Например, бор играет роль в процессах опыления, без этого микроэлемента неоплодотворенные цветки опадают. Цинк входит в состав фермента, активирующего процесс дыхания растений, медь активирует витамины группы В, марганец регулирует окислительно-восстановительные процессы, участвует в синтезе аскорбиновой кислоты в растениях [11]. Критерием обеспеченности микроэлементами служит содержание в почве их подвижных форм, доступных для питания растений (табл. 6).
Почвы области характеризуются высокой степенью обеспеченности бором (160,6 тыс. га, или 81,3% пашни). Содержание подвижного марганца меняется от низкого до высокого. Средний уровень обеспеченности медью установлен на площади 99,2 тыс. га, или 50,2% почв пашни. Из обследованных 197,6 тыс. га земель характеризуются низкой обеспеченностью кобальтом 195,0 тыс. га (98,6% пашни), цинком - 195,9 тыс. га (99,1% пашни).
5. Распределение площади пахотных земель по реакции почвенного раствора (01.01.2016 г.)
Обследованная площадь, тыс. га Реакция почвенного раствора
слабокислая близкая к нейтральной нейтральная слабощелочная щелочная сильнощелочная
197,6 тыс. га % от обследованной площади
- Го 49,9 25,2 133,1 67,4 11,2 5,7 04 0,2
6. Распределение площади пахотных земель по обеспеченности микроэлементами
(01. 01.2016 г.)
Микро- Обследован- Площадь земель по степени
элемент ная площадь, обеспеченности, тыс. га
тыс. га низкая средняя высокая
Кобальт 195,0 1,6 1,0
Бор 22,6 14,4 160,6
Марганец 197,6 47,5 64,3 85,8
Цинк 195,9 1,6 0,1
Медь 54,0 99,2 44,4
Результаты исследований подтверждают отсутствие превышения ПДК и ОДК валовых и подвижных форм тяжелых металлов. В целом экологическую обстановку с точки зрения накопления токсичных элементов в почвах Астраханской области можно считать благополучной.
За годы наблюдений баланс основных элементов питания складывался стабильно глубоко отрицательным (табл. 7). Вынос урожаем питательных элементов (азот, фосфор и калий) был значительно выше, чем их вносили с удобрениями. Баланс питательных элементов тесно связан не только с объемами внесения удобрений и выносом элементов урожаем, но и с запасами в почвах, т.е. состоянием ее естественного плодородия. Почвы области в целом имеют не высокое содержание питательных элементов. Особенно много недостает азота. При недостаточном внесении объемов удобрений показатель баланса питательных веществ в 2010 г. был отрицательным и составил минус 139,7 кг/га.
По результатам полевых опытов оценена отзывчивость сельскохозяйственных культур на использование удобрений, в основе которых применен
7. Баланс элементов питания в земледелии Астраханской области
Год Баланс, ± кг/га
N Р2О5 К2О Всего
2000 -23,5 -13,2 -31,5 -68,2
2005 -38,3 -19,3 -51,9 -109,5
2010 -36,3 -24,9 -78,5 -139,7
2015 -7,6 -8,5 -81,5 -97,6
комплекс микроэлементов с аминокислотами при капельном орошении на аллювиальных луговых почвах. В ходе исследований показано, что применение комплекса микроудобрений обеспечивает прибавку урожая до 60 ц/га (на примере раннего картофеля). Выявлено повышение урожайности и улучшение качества клубней.
Таким образом, результаты агрохимического обследования плодородия почв показали, что содержание подвижного фосфора составляет 4466 мг/кг, а обменного калия 220-310 мг/кг и оно зависит от количества вносимых удобрений. Для снижения отрицательного баланса питательных элементов и повышения продуктивности почв пахотных земель, рекомендуется внесение азофоски, нитроаммофоски (запахивание весной или осенью), затем в течение вегетационного периода внесение аммиачной, калиевой и кальциевой селитры, карбамида. Из фосфорных удобрений следует рекомендовать внесение аммофоса. Для повышения эффективности удобрений рекомендуется внесение при поливе микроудобрений с цинком, медью, кобальтом. Для улучшения почвенной структуры, повышения биологических и физических свойств рекомендуется внесение органических удобрений.
Литература
1. Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2015 году / Служба природопользования и охраны окружающей среды Астраханской области [Электронный ресурс] /иЯЬ: https://nat.astrobl.ru/service/doklady.
2. Салина Ю.Б., Яковлева Л.В. Комплексная оценка плодородия залежных земель Астраханской области // Агрохимический вестник, 2016, № 6. - С. 10-13.
3. Земледелие Астраханской области / Под ред. Н.В. Челобанова. - Астрахань: Факел, 1998. - С. 10-12.
4. Методические указания по проведению комплексного агрохимического мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ФГБУ «Росинформагротех», 2003. - 23 с.
5. Физиология сельскохозяйственных растений / Под ред. Б.А. Рубина, С.С. Туркова, А.Н. Белозерского и др. -М.: Изд-во Московского университета, 1970, т. 8. - С. 38.
6. Щербаков А.П., Штумпе Г., Гарц И. Последействие многолетнего применения навоза на плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур // Почвоведение, 1981, № 1. - С. 86-92.
7. Духанин Ю.А., Савич В.И., Седых В.А. и др. Методические рекомендации по анализу почвенных факторов, определяющих урожай сельскохозяйственных культур. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2011. - 54 с.
8. Унканжинов Г.Д., Болдырева Л.А., Тертышная А.Г. Агрохимическая характеристика пахотных почв и применение удобрений в Республике Калмыкия // Достижения науки и техники АПК, 2017, Т. 31, № 1. - С. 10-15.
9. Минеев В.Г. Агрохимия. - М.: КолосС, 2004. - С. 212-213.
10. Ягодин Б.А., Смирнов А.В., Петербургский А.В. Агрохимия. - М.: Агропромиздат, 1989. - 639 с.
11. Панасин В.И. Микроэлементы и урожай. - Калининград: ОГУП «Калининградское книжное издательство», 2000. - 276 с.
