CC BY
144
УДК 631.452
агрохимическое состояние пахотных Почв Цчо россии
П.А. ЧЕКМАРЁВ, академик РАН, директор Департамента
Министерство сельского хозяйства РФ, Орликов переулок, 1/11, Москва, 107139, Россия
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье представлены результаты сплошного агрохимического обследования пахотных почв ЦентральноЧернозёмных областей России и статистическая информация по динамике использования удобрений и проведению известкования кислых почв. Проанализировано современное состояние плодородия почв по основным показателям. В работе использованы материалы сплошного агрохимического обследования пахотных почв, проводимого агрохимической службой. В пробах почвы определяли: органическое вещество по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-93), рН солевой вытяжки (ГОСТ26483-85), содержание подвижных форм фосфора и калия по Чирикову (ГОСТ 26204-91), подвижных форм меди - по ГОСТ Р 50683-94, марганца - по ГОСТ Р 50685-94, цинка - по ГОСТ Р 5068694. Для извлечения подвижных форм микроэлементов из почвы использовали ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН 4,8. Самым высоким средневзвешенным содержанием органического вещества (6,6%) и подвижных форм цинка (1,7 мг/кг) отличаются почвы Тамбовской области, подвижных форм фосфора (137 мг/кг), калия (145 мг/кг) и марганца (10,2 мг/кг) - почвы Белгородской области. Самое высокое содержание подвижной меди (0,29 мг/кг) характерно для почв Курской области. Самое низкое средневзвешенное содержание органического вещества (4,63%), подвижных форм калия (96 мг/кг) и марганца (6,8 мг/кг) отмечено в почвах Курской области, подвижных форм фосфора (90 мг/кг) - в почвах Тамбовской области, меди (0,11 мг/кг) - в почвах Белгородской области, цинка (0,39 мг/кг) - в почвах Воронежской области. Самая низкая доля кислых почв (27,98%) установлена в Воронежской области, а самая высокая (75,41%) - в Тамбовской области. Ключевые слова: агрохимическое обследование, кислотность почв, микроэлементы, органическое вещество почвы, органические удобрения, подвижные формы фосфора и калия, чернозём.
Для цитирования: Чекмарёв П.А. Агрохимическое состояние пахотных почв ЦЧО России //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №9. С. 17-20.
Эталоном плодородия во всем мире считается российский чернозём. Его уникальные свойства помогли нашим сельскохозяйственным угодьям сохранить в неблагоприятных и часто меняющихся условиях эксплуатации не только основную часть потенциального плодородия, но и необходимые для человека экологические функции ландшафта. Чернозёмы и сегодня остаются самыми плодородными почвами России. Однако в процессе длительного сельскохозяйственного использования они были беззащитны перед прогрессирующим развитием эрозии и других видов деградации, поэтому их плодородие существенно снизилось, о чём свидетельствуют результаты многочисленных исследований [1, 2, 3, 4].
К наиболее развитым аграрным регионам России относятся Центрально-Чернозёмные области (ЦЧО) -Белгородская, Воронежская, Курская, Липецкая и Тамбовская. В 2014 г. в ЦЧО было произведено 17857 тыс. т зерновых и зернобобовых культур (17,0% от российского уровня), 2413 тыс. т семян подсолнечника (26,7%), 15863 тыс. т корнеплодов сахарной свеклы (47,3%).
Цель нашей работы - проанализировать современное состояние плодородия пахотных почв ЦЧО по основным агрохимическим показателям.
Условия, материалы и методы. Общая площадь территории ЦЧО составляет 16,8 млн га, в том числе сельскохозяйственных угодий - 13,0 млн га, из них пашни - 10,7 млн га. Курская, Тамбовская, Липецкая, большая часть Белгородской, северная и центральная части Воронежской областей расположены в лесостепной зоне. В степную зону попадают лишь крайний юг и юго-восток Белгородской и Воронежской областей. Почвенный покров пашни в ЦЧО представлен в основном чернозёмами (87%), при этом доля фактически эродированной пашни составляет 20,1%, а в наиболее эродированной Белгородской области - 48% [3, 4].
В работе использованы материалы сплошного агрохимического обследования пахотных почв, проводимого агрохимической службой. В пробах почвы определяли: органическое вещество по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-93), рН солевой вытяжки (ГОСТ 26483-85), содержание подвижных форм фосфора и калия по Чирикову (ГОСТ 26204-91), подвижных форм меди - по ГОСТ Р 50683-94, марганца - по ГОСТ Р 5068594, цинка - по ГОСТ Р 50686-94. Для извлечения подвижных форм микроэлементов из почвы использовали ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН 4,8.
результаты и обсуждение. При проведении агрохимического мониторинга очень важно изучение свойств целинных аналогов пахотных почв. Целинный чернозём типичный (заповедный участок «Ямская степь» заповедника «Белогорье») содержит в верхней части гумусово-аккумулятивного горизонта (1020 см) 10,1% органического вещества, 28 мг/кг подвижных форм фосфора, 101 мг/кг подвижных форм калия, 10,9, 024, 0,79 мг/кг соответственно подвижных форм марганца, меди и цинка, величина рНКС| составляет 6 [4, 5].
Распашка целинных чернозёмов приводит к заметному уменьшению содержания органического вещества как в пахотном, так и в полуметровом слое. За первые 5-10 лет после распашки чернозёмы могут терять примерно треть исходного содержания органического вещества, после чего оно относительно стабилизируется [1].
В почвах Белгородской, Курской и Воронежской областей за период наблюдений снижения средне-
Таблица 1. динамика применения удобрений в цчо и россии [7, 8]
Область Минеральные удобрения, кг/га Органические удобрения, т/га
2005-2009 гг. 2010-2014 гг. 2005-2009 гг. 2010-2014 гг.
Белгородская 89,2 97,9 1,18 4,83
Воронежская 51,1 66,9 1,48 2,26
Курская 80,2 99,7 0,44 0,33
Липецкая 92,9 101,5 2,16 2,56
Тамбовская 40,3 68,2 0,38 0,23
Россия 31,2 38,5 0,93 1,12
рисунок. Доля кислых почв, % от обследованной площади пашни (по состоянию на 01.01.2014).
взвешенного содержания органического вещества в пахотных почвах не установлено. Возможно, оно приблизилось к точке так называемого «базисного минимума». Это уровень устойчивости к биологическим потерям органического вещества, ниже которого дальнейшего уменьшения практически не происходит, если не накладываются эрозия и другие экстремальные факторы [6].
В почвах Липецкой области фиксируется довольно значительное сокращение содержания органического вещества. Например, если в 1970-1975 гг. средневзвешенная величина этого показателя в пахотном слое почв составляла 6,1%, то в 2003-2007 гг. - только 5,5% [3, 4].
Для поддержания бездефицитного баланса органического вещества в зернопропашных севооборотах необходимо вносить 6-10 т подстилочного навоза на 1 га пашни [1]. В зернотравяных севооборотах с долей многолетних трав не менее 40% он достигается без использования органических удобрений.
Динамика внесения органических удобрений была достаточно похожей во всех областях Центрального Черноземья. С середины шестидесятых до конца восьмидесятых годов прошлого века их дозы увеличивались. Максимальный уровень использования органических удобрений в Белгородской области составлял 5,8 т/га, в Липецкой - 5,4, в Курской - 5,0, в Тамбовской - 4,1, в Воронежской -3,8 т/га посевной площади. С начала девяностых годов прошлого века дозы органических удобрений стали снижаться [3]. В 2010-2014 гг. в Курской и Тамбовской областях зафиксирован минимальный уровень их внесения, соответственно, 0,33 и 0,23 т/га, что существенно ниже среднероссийского уровня 1,12 т/га. В Воронежской и Липецкой областях отмечен незначительный рост использования органических удобрений соответственно до 2,26 и 2,56 т/га. В Белгородской области величина этого показателя возросла, по сравнению с 2005-2009 гг., более чем в 4 раза и достигла 4,83 т/га (табл. 1).
По состоянию на 01.01.2014 г. наиболее низкое средневзвешенное содержание органического вещества отмечено в почвах Курской области (4,63%). Несколько выше величина этого показателя в Белгородской области (5,0%). В почвах Воронежской области средневзвешенное содержание органического вещества составляет 5,57%, в Липецкой области - 5,52%, а наиболее высокая величина этого показателя зафиксирована в почвах Тамбовской области - 6,6%.
В ходе активного сельскохозяйственного использования пахотных почв лесостепной зоны ЦЧО (черноземов типичных, выщелоченных и оподзоленных, а также серых лесных почв) наблюдается постепенное подкисление реакции среды [4, 10, 11]. Для степной зоны ЦЧО, где почвенный покров в основном представлен чернозёмами обыкновенными, типичными остаточно-карбонатными, а на юге Воронежской области - южными, подкисление почвенного раствора не характерно.
На сегодняшний день высокая доля кислых пахотных почв характерна для областей, полностью расположенных в лесостепной зоне: Тамбовской (75,41%), Липецкой (66,69%), Курской (66,34%). Значительно меньше их в Белгородской (46,32%) и Воронежской (27,98%) областях, поскольку часть территории этих субъектов Федерации находится в степной зоне (см. рисунок).
Всего в ЦЧО в процессе агрохимического обследования выявлено 4549 тыс. га кислых почв. Без проведения химической мелиорации с большой долей вероятности можно прогнозировать, что в будущем тренд к их подкислению в лесостепной зоне ЦЧО сохранится.
Объемы известкования кислых почв в России в 2014 г., по сравнению с 1993 г., сократились более чем в 11 раз. Только в Белгородской области они увеличились. Так, в 2014 г. в этом регионе было произвестковано 80,3 тыс. га, что более чем в 2 раза выше, по сравнению с другими областями Центрального Черноземья вместе взятыми, и составляет 31,6% от российского уровня (табл. 2).
Основатель отечественной агрохимической школы Д.Н. Прянишников в первой половине прошлого века писал, что в чернозёмах имеется «... большой запас азота, пока хватит и калия: нужно добавить только один элемент - фосфор, чтобы обновить чернозём, истощенный многовековой культурой без удобрений» [12].
Таблица 2. динамика известкования кислых почв в цЧо и россии, тыс. га [9]
Область Год
1993 2012 2013 2014
Белгородская 27,4 34,6 47,6 80,3
Воронежская 8,1 10,7 3,8 1,2
Курская 28,4 10,8 10,5 8,7
Липецкая 74,1 14,7 8,5 15,2
Тамбовская 48,9 15,0 8,7 14,2
Россия 2813 278 211 254
Таблица 3. распределение пахотных почв цЧо по степени обеспеченности подвижными формами фосфора и калия (по состоянию на 01.01.2014)
Показатель Область
Белгородская Воронежская Курская Липецкая Тамбовская
Подвижные формы фосфора по Чирикову
Средневзвешенное
содержание, мг/кг 137 99 129 94 90
Группировка по степени очень низкое 0,26 0,69 0,01 2,99 0,37
обеспеченности, % от низкое 3,15 7,73 1,73 19,15 15,29
обследованной пло- среднее 32,02 46,76 30,55 40,78 48,34
щади повышенное 34,57 34,59 38,46 20,71 30,46
высокое 16,09 8,86 19,42 8,44 5,48
очень высокое 13,91 1,37 9,83 7,93 0,06
Подвижные формы калия по Чирикову
Средневзвешенное
содержание, мг/кг 145 123 96 105 103
Группировка по степени очень низкое 0,01 0,02 0,0 0,0 0,0
обеспеченности, % от низкое 0,75 0,74 0,65 1,07 0,22
обследованной площади среднее 7,9 10,41 37,32 29,62 21,87
повышенное 31,33 37,81 42,36 38,94 54,61
высокое 40,46 46,06 15,95 21,28 23,22
очень высокое 19,55 4,96 3,72 9,09 0,08
Результаты первого цикла сплошного агрохимического обследования (1964-1970 гг.) зафиксировали минимальное средневзвешенное содержание подвижных форм фосфора в пахотных почвах ЦЧО. Наиболее низким оно было в Липецкой (46 мг/кг) и Белгородской (55 мг/кг) областях. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора в почвах Тамбовской области составляло 64 мг/кг, в Воронежской - 74, в Курской - 77 мг/кг. В этот период низкая обеспеченность пахотных почв подвижными формами фосфора служила одним из основных агрохимических факторов, лимитирующих урожайность сельскохозяйственных культур [3, 4].
За годы наблюдений обеспеченность пахотных почв ЦЧО подвижным фосфором увеличилась, главным образом благодаря относительно высокому поступлению этого элемента с минеральными удобрениями в 80-90 гг. прошлого века. Современный (2010-2014 гг.) уровень использования минеральных удобрений в ЦЧО находится в пределах 66,9-101,5 кг/га, что выше, чем в среднем по России, в 1,74-2,64 раза (см. табл. 1). Однако это значительно ниже, чем в 80-90 гг. прошлого века. К тому же доля фосфора в структуре используемых минеральных удобрений уменьшилась примерно до 20%.
По состоянию на 01.01.2014 наиболее высокое средневзвешенное содержание подвижных форм фосфора зафиксировано в почвах Белгородской (137 мг/кг) и Курской (129 мг/кг) областей. В пахотных почвах Воронежской, Липецкой и Тамбовской областей величина этого показателя составляет соответственно 99, 94 и 90 мг/кг (табл. 3).
Потребность растений в калии на черноземах во многом удовлетворяется благодаря мобилизации почвенных запасов этого элемента (валовое содержание калия 2%, что в 10 раз выше, чем фосфора). По
данным первого цикла сплошного агрохимического обследования минимальное средневзвешенное содержание подвижных форм калия было зафиксировано в почвах Курской области (82 мг/кг). В Липецкой области величина этого показателя составляла 101 мг/кг, в Белгородской - 105, в Тамбовской - 109 мг/кг. Наиболее хорошо были обеспечены подвижным калием пахотные почвы Воронежской области (115 мг/кг) [4].
Многими исследованиями установлено, что в процессе сельскохозяйственного использования содержание подвижного калия в почвах ЦЧО изменяется незначительно [3, 4]. На сегодняшний день наиболее низкая средневзвешенная величина этого показателя отмечена в почвах Курской (96 мг/кг), Тамбовской (103 мг/кг) и Липецкой (105 мг/кг) областей. Самым высоким средневзвешенным содержанием подвижного калия характеризуются пахотные почвы Воронежской (123 мг/кг) и особенно Белгородской (145 мг/кг) областей. В Белгородской области за последние 5 лет обеспеченность почв калием существенно возросла в результате использования высоких доз органических удобрений.
Один из негативных агрохимических факторов, уменьшающих продуктивность земледелия в ЦЧО, - низкая обеспеченность почв пашни многими микроэлементами, особенно цинком и медью [5, 13]. Фоновое содержание подвижных форм цинка и меди в целинном чернозёме типичном соответствует низкому уровню обеспеченности, марганца - среднему уровню.
Важный источник поступления микроэлементов в агроценозы - органические удобрения [5]. Поэтому одна из антропогенных причин низкой обеспеченности почв их подвижными формами - недостаточное поступление с органическими удобрениями, которое сегодня характерно для всех областей Централь-
Таблица 4. Средневзвешенное содержание в почвах пашни цЧо подвижных форм микроэлементов (по состоянию на 01.01.2014), мг/кг
Область Цинк Марганец Медь
Белгородская 0,53 10,2 0,11
Воронежская 0,39 7,0 нет данных
Курская 0,56 6,8 0,29
Липецкая 1,0 9,0 0,12
Тамбовская 1,7 10,0 0,20
ного Черноземья, за исключением Белгородской области.
По современной оценочной шкале к категории низкообеспеченных подвижной медью относятся почвы с ее содержанием менее 0,2 мг/кг, цинка - менее 2,0 мг/кг, марганца - менее 10,0 мг/кг. Если оценивать обеспеченность пахотных почв по средневзвешенному содержанию микроэлементов, то величина этого показателя для цинка соответствует низкому уровню во всех областях Центрального Черноземья, марганца - во всех областях, за исключением Белгородской, меди - во всех областях, за исключением Курской (табл. 4). Наиболее высокое средневзвешенное содержание подвижных форм цинка отмечено в почвах Тамбовской области (1,7 мг/кг), марганца - в Белгородской (10,2 мг/кг), меди - в Курской (0,29 мг/кг). Самое низкое средневзвешенное содержание цинка установлено в почвах Воронежской области (0,39 мг/кг), марганца - в Курской (6,8 мг/кг), меди - в Белгородской (0,11 мг/кг).
выводы. Таким образом, по состоянию на 01.01.2014 в ЦЧО самым высоким средневзвешенным содержанием органического вещества (6,6%) и подвижных форм цинка (1,7 мг/кг) отличаются почвы Тамбовской области, подвижных форм фосфора (137 мг/кг), калия (145 мг/кг) и марганца (10,2 мг/кг) - почвы Белгородской области. Самое высокое содержание подвижной меди (0,29 мг/кг) характерно для почв Курской области. Самое низкое средневзвешенное содержание органического вещества (4,63%), подвижных форм калия (96 мг/кг) и марганца (6,8 мг/кг) отмечено в почвах Курской области, подвижных форм фосфора (90 мг/кг) -в почвах Тамбовской области, меди (0,11 мг/кг) -в почвах Белгородской области, цинка (0,39 мг/кг) -в почвах Воронежской области. Самая низкая доля кислых почв (27,98%) установлена в Воронежской области, а самая высокая (75,41%) - в Тамбовской области.
Литература.
1. Акулов П.Г. Воспроизводство плодородия и продуктивность чернозёмов. М.: Колос, 1992. 223 с.
2. Плодородие чернозёмов России/ под ред. Н.З. Милащенко. М.: Агроконсалт, 1998. 688 с.
3. Чекмарёв П.А., Лукин С.В. Мониторинг плодородия пахотных почв Центрально-Черноземных областей России//Агрохимия. 2013. №4. C. 11-22.
4. Чекмарёв П.А. Состояние плодородия пахотных почв Центрально- Черноземных областей России //Агрохимический вестник. 2015. №3. С. 8-11.
5. Лукин С.В. Мониторинг содержания микроэлементов Zn, Cu, Mo, Co, Pb, Cd, As, Hg в пахотных чернозёмах юго-запада Центрально-Чернозёмной зоны//Агрохимия. 2012. №11. С. 52-59.
6. Завьялова Н.Е. Методические подходы к изучению гумусного состояния пахотных почв // Плодородие. 2006. №1. С. 11-15.
7. Единая межведомственная информационно-статистическая система. Внесено сельскохозяйственными организациями минеральных удобрений в пересчете на 100% питательных веществ на 1 га посева (значение показателя за год, килограмм). URL: http://www.fedstat.ru/indicator/data.do?id=30964 (дата обращения 15.06.2015)
8. Единая межведомственная информационно-статистическая система. Внесено сельскохозяйственными организациями органических удобрений на 1 га посева (значение показателя за год, тонна). URL: http://www.fedstat.ru/indicator/data. do?id=30966(дата обращения 15.06.2015)
9. Единая межведомственная информационно-статистическая система. Проведено сельскохозяйственными организациями известкование кислых почв (значение показателя за год, тысяча гектаров). URL: http://www.fedstat.ru/indicator/data. do?id=31359(дата обращения 15.06.2015).
10. Четверикова Н.С. Динамика плодородия пахотных чернозёмов лесостепной зоны ЦЧО //Достижения науки и техники АПК. 2014. №2. С. 18-21.
11. Корней ко Н. И. Агроэкологическая оценка изменения основных показателей плодородия пахотных почв ЦЧР в процессе длительного сельскохозяйственного использования: авторефератдис.... канд. с.-х. наук. Курск, 2008. 22с.
12. Прянишников Д.Н. Агрохимия. М.: Сельхозгиз, 1952. 735 с.
13. Лукин С.В., Авраменко П.М., Меленцова С.В. Динамика содержания подвижных форм марганца и цинка в пахотных почвах Белгородской области //Агрохимия. 2006. №7. С. 5-8.
AGROCHEMICAL STATE OF ARABLE SOILS IN CENTRAL BLACK SOIL REGION OF RuSSIA
P.A. Chekmarev
Ministry of Agriculture of Russia, Orlikov pereulok, 1/11, Moskva, 107139, Russia
Summary. The article presents results of full agrochemical survey of arable lands of Central Black Soil Region of Russia and statistical information on dynamics of fertilizer application and liming of acid soils. The results of full agrochemical survey of arable lands, carried out by agrochemical service, were used in the work. In soil samples it was determined: the content of organic matter using Tyurin method in modification of Central Research Institute of Agrochemical Service for Agriculture (GOST 26213-93), pH of salt extract (GOST 26483-85), content of mobile forms of phosphorus and potassium according to method, described by Chirikov (GOST 26204-91), mobile forms of copper - according to GOST R 50683-94, manganese - according to GOST R 50685-94, zinc - according to GOST R 50686-94. To extract mobile forms of elements from soil acetate-ammonium buffer solution with pH 4.8 was used. The current soil fertility is analyzed according to the main indices. The highest weighted average content of organic matter (6.6%) and mobile forms of zinc (1.7 mg/kg) are characteristic for soils of Tambov region; of mobile forms of phosphorus (137 mg/kg), potassium (145 mg/kg) and manganese-for soils of Belgorod region. The highest content of mobile copper (0.29 mg/kg) is characteristic for soils of Kurgan region. The lowest weighted average content of organic matter (4.63%), mobile forms of potassium (96 mg/kg) and manganese (6.8 mg/kg) was registered in soils of Kursk region, of mobile forms of phosphorus (90 mg/kg)-in soils of Tambov region, of copper (0.11 mg/kg)-in soils of Belgorod region, of zinc (0.39 mg/kg) - in soils of Voronezh region. The lowest part of acid soils (27.98%) was in Voronezh region, the highest one (75.41%)-in Tambov region.
Keywords: agrochemical survey, soil acidity, trace elements, organic matter of soil, organic fertilizers, mobile forms of phosphorus and potassium, black soil.
Author Details: P.A. Chermarev, member of RAS, director of division (e-mail: [email protected])
For citation:. P.A. Chermarev. Agrochemical state of arable soils in Central Black Soil Region of Russia. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015. V.29. No9. pp. 17-20 (In Russ)
