CC BY
70
в/
ПЛОДОРОДИЕ
DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10703 УДК 631.4
Деградация аллювиальных почв долины р. Оки при интенсивном сельскохозяйственном использовании
П. Н. БАЛАБКО1, доктор биологических наук, зав. кафедрой (e-mail: balabkopetr@ mail.ru)
Р. Ф. БАЙБЕКОВ2, доктор сельскохозяйственных наук, заместитель директора А. А. СНЕГ1, инженер (e-mail: sneg_anna@mail.ru) Н. В. ОРЛОВА3, старший агроном (e-mail: dracon200376@mail.ru) Н. Г. РАКИПОВ4, кандидат биологических наук, доцент 1 Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, стр. 12, Москва, 119991, Российская Федерация 2Всероссийский научно-исследовательский институт химических средств защиты растений, ул. Угрешская, 31, Москва, 115088, Российская Федерация 3Агрофирма Сосновка, ул. Озерская, 15А, с. Полурядинки, Озерский
р-н, Московская обл., 140571, Российская Федерация 4Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А.Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127550, Российская Федерация
Пойма долины верхней Оки в Серпуховском, Ступинском, Каширском и Озерском районах Московской области осушена и распахана на 80...90 %. Мелиорированные почвы используют в основном для выращивания картофеля и овощей. В агрофирме «Сосновка» Озерского района Московской области, которая выступает в качестве объекта наших исследований, урожайности в течение 17 лет (2001-2017 гг.) была довольно стабильной: картофель -29...37 т/га, капуста - 70...101 т/га, морковь - 42.84 т/га, свекла - 35.77 т/га. Только в засушливом 2010 г. она была ниже в 1,5.2 раза. В хозяйстве осуществляют двойное регулирование водного режима - осушение закрытым дренажем и орошение дождеванием. Ежегодно
осенью проводят основную обработку почвы, весной - рыхление доминатором и формирование гряд для посадки картофеля или выравниваание поверхности для высадки рассады капусты. Вносят высокие дозы минеральных удобрений, пестициды, рыхлят корку, окучивают, проводят уборку урожая и др. Всего по полю проходит более 20 видов тяжелой колесной техники. Интенсивное земледелие, отсутствие севооборотов на пойме приводит к деградации почвы, происходит ее дегумификация. Содержание гумуса в зависимости от типа почвы составляет 2,6.3,7 %, что вплотную приблизилось к критическому уровню. По результатам сухого просеивания наибольшую часть почвы составляют частицы крупнее 10 мм - глыбистая фракция. В притеррасной части поймы их доля находится на уровне 43 %, а частиц меньше 0,25 мм - 5 %. В почвах центральной части поймы содержание глыбистых агрегатов достигает 50 %, частиц меньше 0,25 мм -2...3 %, в прирусловой - соответственно до 45 % и 2...3 %. В пониженных элементах рельефа формируются переуплотненные почвы, в профиле которых на поверхности плужной подошвы образуется глеевая прослойка с плотностью сложения 1,5.1,6 г/ см3, что обусловливает застаивание влаги и формирование «вымочек». В результате формируется вторичная неоднородность почв и почвенного покрова, пестрополье.
Ключевые слова: аллювиальные почвы, интенсивные технологии, изменение агрофизических и химических свойств.
Для цитирования: Деградация аллювиальных почв долины р. Оки при интенсивном сельскохозяйственном использовании / П. Н. Балабко, Р. Ф. Байбеков, А. А. Снег и др. // Земледелие. 2018. № 7. С. 12-15. Эй!: 10.24411/0044-3913-2018-10703.
00
0 2 7
е и л
е д
е л м
е
м
Рис. 1. Хозяйственная урожайность овощей и картофеля в ОАО «Агрофирма Сосновка» (2001—2017 гг.), т/га: Ж — картофель | — свекла; — морковь; ■ — капуста.
Рис. 2. Схема исследованного участка поймы р. Оки и номера «карт» (полей), 2015г.: I I — картофель; | — капуста;: : — кукуруза.
Пойма долины Верхней Оки в Серпуховском, Ступинском, Каширском и Озерском районах Московской области осушена и распахана на 80...90 %. Мелиорированные почвы используют в основном для выращивания картофеля и овощей.
Цель исследований - выявление признаков деградационных изменений почв под влиянием интенсивных технологий производства продукции растениеводства.
Работу проводили на примере ОАО «Агрофирма Сосновка», образованного в ноябре 2001 г В хозяйстве взяли курс на полную реконструкцию и модернизацию по современным мировым стандартам. Для увеличения производства сельскохозяйственной продукции с 2003 г. предприятие начало выращивать овощи (свеклу, морковь, капусту) и картофель по голландской технологии. С 2013 г выращивают только капусту и картофель, на эродированных почвах -кукурузу (2015 и 2017 гг.) и пшеницу (2016 г.).
Голландская технология предусма -тривает применение высоких доз минеральных удобрений при отсутствии внесения органических. Под все выращиваемые культуры вносят в разных дозах аммофос, аммиачную селитру, калий хлористый, внекорневые подкормки. Также используют гербициды, из которых чаще всего применяют имазетапир против однолетних двудольных, а также однолетних и многолетних злаковых сорняков и квизалофоп-П-тефурил («Пантера») против однолетних и многолетних злаковых сорняков.
Мониторинг урожайности за 17 лет (2001-2017 гг.) показал, что урожайность выращиваемых культур довольно стабильна: картофель - 29...37 т/ га, капуста - 70.101 т/га, морковь -42.84 т/га, свекла - 35.77 т/га. Только в засушливом 2010 г. она была ниже в 1,5.2 раза (рис. 1).
Исследования проводили в 20022017 гг. на участке правобережной поймы р. Оки (площадь около 400 га), расположенном на территории землепользования ОАО «Агрофирма Сосновка». Это участок сегментно-гривистой поймы, которая в 60-е гг ХХ века была подвергнута работам по планировке поверхности. Он разделен дорогами на 5 секций (рис. 2), каждая из которых содержит от 8 до 15 «карт» (участков поля, занятых той или иной культурой).
На полях хозяйства встречаются блюдца-просадки (вымочки), которые образовались на месте бывших стариц, засыпанных во время строительства дренажа и планировки поверхности поймы.
В результате избыточного полива на фоне выпадающих осадков на контакте насыпного грунта и плотной плужной подошвы образуется глеевая прослойка мощностью до 10 см (рис. 3), отличающаяся от остального горизонта сизой окраской, очень высокой плотностью сложения, бесструктурностью и низкой порозностью. Корневая система выращиваемых на
этих участках сельскохозяйственных растений, достигающая глеевой прослойки, угнетается и гибнет.
Для определения рН и содержания гумуса отбирали смешанные образцы почв из каждой «карты», для анализов физических и химических свойств почв - смешанные образцы аллювиальных агротемногумусовых гидрометаморфических (аллювиальных луговых) почв по ГОСТ 28168-89 [1] из пахотного горизонта сельскохозяйственных полей. С образцами, взятыми из гумусового горизонта, в лаборатории кафедры общего земледелия и агроэкологии факультета почвоведения МГУ проводили следующие лабораторные исследования [2, 3]:
измерение рН водной вытяжки -потенциометрически прибором марки HANNA (HI 991301);
определение содержания органического углерода - по Никитину, окончание спектрофотометрическое (прибор 512 UV/Vis Spectrofotometer Portlab);
определение плотности сложения - буровым методом;
структурный анализ - методом Н. И. Саввинова (сухое и мокрое просеивание);
определение содержания аммонийного и нитратного азота прибором «Экотест-120» (ионоселективный электрод «эком») в водной вытяжке (по инструкции к прибору);
определение содержания подвижного фосфора - методом Чирикова.
Почвенный покров территории представлен следующими почвами (названия даны в соответствии с имеющимися классификациями [4, 5]):
аллювиальные агротемногуму-совые (аллювиальные дерновые насыщенные), расположенные в прирусловой поймы (см. рис. 2, карты
Рис. 3. Образование глеевой прослойки в почвах, подвергшихся планировке поверхности: а) до планировки; б, в) после планировки; ЩЩ — насыпной горизонт; ■■ — глеевая прослойка.
Рис. 4. Содержание гумуса по «картам», 2015 г.
00
о см N
ш ^
Ф
И
ш ^
2
ш м
42.50 и 53.58). Они характеризуются слабощелочной реакцией среды (рНводн 7,2.7,8); среднее содержание гумуса в верхнем горизонте составляет 2,6 % (рис. 4);
аллювиальные агротемногуму-совые гидрометаморфические (аллювиальные луговые насыщенные), сформировавшиеся в условиях центральной части поймы (см. рис. 2, карты 5...10, 16...23 и 28...37), обладают слабощелочной реакцией среды (рНводн 7,1.7,7); содержание гумуса в пахотном горизонте составляет 2,9 % (см. рис. 4);
агрогумусово-гидрометамор-фические аллювиальные (лугово-болотные насыщенные) притеррасной области поймы (см. рис. 2, карты 1, 11...15, 24...27, 38...41 и 51...52), отличаются слабощелочной реакцией среды (рНводн от 7,5 до 7,9), среднее содержание гумуса 3,7 % (см. рис. 4).
По результатам сухого просеивания наибольшую часть почвы составляют частицы крупнее 10 мм - глыбистая фракция. В притеррасной части поймы их доля достигает 43 %, частиц меньше 0,25 мм - 5 %. В почвах центральной части поймы содержание глыбистых агрегатов составляет до 50 %, частиц <0,25 мм - 2...3 %, в прирусловой части поймы - соответственно до 45 % и 2...3 %.
Значение коэффициента структурности соответствует удовлетворительному (аллювиальная агротемно-гумусовая гидрометаморфическая почва центральной поймы) и хорошему (аллювиальная агротемногуму-совая гидрометаморфическая почва прирусловой и притеррасной поймы) состоянию [6].
2. Качество сельскохозяйственной
агрогумусово-гидрометаморфических (аллювиальных луговых) почв в прирусловой части поймы составляет 0,87 г/см3, в центральной пойме - 0,88 г/см3, в притеррасной части - 0,95 г/см3; подпахотного горизонта - соответственно 1,16, 1,31 и 1,26 г/см3; плужной подошвы -1,5...1,6 г/см3. Полученные значения плотности почвы в центральной пойме хорошо согласуются с данными Ф. Р. Зайдельмана с соавторами [7] для тяжелосуглинистых аллювиальных пахотных почв Москворецкой поймы. Различия между величинами показателей плотности сложения пахотного и подпахотного горизонта -достоверны (с уровнем значимости а = 0,05) для всех частей поймы.
Среднее содержание Ы-ЫО3 в аллювиальных агротемногумусовых гидрометаморфических почвах в притеррасной части поймы составляет 5,5 мг/кг почвы, в центральной - 7,0 мг/100 г, в прирусловой - 2,5 мг/кг (табл. 1). Достоверно величины этого показателя отличаются в аллювиальных агротемногумусовых гидрометаморфических почвах центральной и прирусловой поймы.
1. Содержание элементов питания растений в исследованных аллювиальных агротемногумусовых гидрометаморфических почвах, мг/кг почвы
Для разрушения глыб и разрыхления пахотного горизонта в хозяйстве используют доминатор, представляющий собой вертикальную фрезу. С помощью специальных вертикальных ножей он обрабатывает почву, выравнивает и прикатывает верхний горизонт катком за один проход.
Значение критерия водопроч-ности АФИ [6], рассчитанное по результатам мокрого и сухого просеивания, - неудовлетворительное.
1 Притеррасная пойма Центральная пойма Прирусловая пойма
|\|-|\Юз 5,5 7,0 2,5
1\1-1\1Н4 14,0 14,0 29,5
Р-СН3СООН 129,3 107,8 74,4
При распашке комковато-зернистые пойменные почвы легко распыляются, при обильном увлажнении дождями или путем орошения заплывают и превращаются в плотные глыбы, а также образуют почвенную корку, теряя при этом все ценные водно-воздушные свойства.
Для того чтобы не было заплы-вания, необходимо осваивать травопольные севообороты, мощная корневая система многолетних трав способствует увеличению содержания гумуса, в результате чего почвенная структура начинает приобретать большую прочность. Внесение органических удобрений также будет способствовать формированию лучшей структуры и связыванию почвенных частиц, что сделает почву более устойчивой к антропогенному воздействию.
По результатам измерений плотность сложения пахотного горизонта продукции, выращенной на аллювиальных 2014 г.
Концентрация Ы-ЫН4 в аллювиальных агротемногумусовых гидрометаморфических почвах в притеррасной части поймы находится на уровне 14,0 мг/кг почвы, в центральной - 14,0 мг/кг почвы, в прирусловой - 29,5 мг/ кг почвы (см. табл. 1). Величины этого показателя в почвах разных частей поймы не имеют статистически значимых различий. В целом содержание Ы-ЫО3 и Ы-ЫН4 невысокое из-за того, что образцы отбирали после уборки урожая.
Среднее количество подвижного фосфора (Р-СН3СООН) в пахотном горизонте аллювиальных агротемногумусовых гидрометаморфических почв по данным лабораторных анализов в притеррасной части поймы составляет 129,3 мг/кг почвы, в центральной - 107,8 мг/кг, в прирусловой - 74,4 мг/кг. В целом по величине этого показателя они характеризуются средней и повышенной почвах ОАО «Агрофирма Сосновка»,
Образец Сухое вещество, % Аскорбиновая кислота, мг % Нитраты, мг/кг ПДК нитратов, мг/кг Моносахара, % Сумма сахаров, %
Капуста ранняя 7,9 ± 0,1 29,9 ± 0,4 124,0 ± 6,3 900 3,38 ± 0,02 5,12 ± 0,3
Капуста поздняя 8,9 ± 0,2 29,9 ± 0,2 72,0 ± 4,8 500 3,67 ± 0,01 6,11 ± 0,3
Картофель 19,3 ± 0,4 22,9 ± 0,4 211,0 ± 7,9 250 0,43 ± 0,03 15,4 ± 0,8*
* крахмал, %.
обеспеченностью [3]. По содержанию подвижного фосфора почвы прирусловой поймы значимо отличаются от остальных исследованных аллювиальных агротемногумусовых гидрометаморфических почв.
Качество выращиваемой продукции соответствует норме, ПДК по нитратам не превышен (табл. 2). Предельно допустимые концентрации нитратов: для ранней капусты - 900 мг/кг (в продукции 124 мг/кг), для поздней капусты - 500 мг/кг (в продукции - 72 мг/кг), для картофеля - 250 мг/кг (в продукции -211 мг/кг).
На территории бывших стариц в пойме формируются «почвы вымочек». Они имеют своеобразный профиль: Апах - О (глеевая прослойка) - плужная подошва - АВд - В1д' -В2д" - В3д"' - ВОдГ (рис. 5).
На участках с вымочками прово-
Рис. 5. Схема почвенного профиля антропогенно-измененной аллювиальной агро-темногумусовой гидрометаморфической почвы («почвы вымочки»).
дится чизелевание почвы. После этого их засевают луговыми травами. Через 2 года после чизелевания на месте разреза на вымочке и на прилегающей территории угнетения посадок капусты не наблюдали. В заложенной прикопке признаков переувлажнения почвы не обнаруживали. Почвенно-грунтовые воды опустились до глубины 120 см.
В результате проведенных полевых и лабораторных исследований установлено, что интенсивное сельскохозяйственное использование аллювиальных почв долины р. Оки верхнего течения приводит к деградационным изменениям: дегу-мификация,переуплотнение,трансформация комковато-зернистой структуры в глыбистую. Ведение земледелия по интенсивной технологии в долине верхней Оки вызвало вторичное изменение морфологии почв и почвенного покрова. В пониженных элементах рельефа поймы
возникли профили почв с плужной подошвой и глеевой прослойкой, следствием чего стали «вымочки» и пестрополье.
Для предотвращения эрозии аллювиальных почв поймы долины р. Оки следует исключить из интенсивного земледелия почвы прирусловой поймы и провести залужение этих участков. На участках поймы с вымочками необходимо регулярно осуществлять чизелевание в целях разрушения уплотненного подпахотного горизонта и глеевой прослойки для улучшения водно-физических свойств почвы.
В связи с деградационными изменениями аллювиальных почв долины р. Оки верхнего течения при наличии современной техники полива выращивание картофеля и овощей можно перенести на водораздельные участки с более однородным почвенным покровом, представленным серыми лесными и дерново-подзолистыми почвами.
Литература.
1. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб. М.: Стандартинформ, 2008. 6 с.
2. Ганжара Н. Ф., Борисов Б. А., Бай -беков Р. Ф. Практикум по почвоведению / под ред. доктора биологических наук, профессора Н. Ф. Ганжары. М.: Агроконсалт, 2002. 280 с.
3. Практикум по агрохимии: учеб. пособие. / под ред. академика РАСХН В. Г. Ми-неева. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, 2001. 689 с.
4. Классификация и диагностика почв России / Л. Л. Шишов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева и др. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
5. Классификация и диагностика почв СССР / сост. В. В. Егоров, В. М. Фрид-ланд, Е. Н. Иванова и др. М.: Колос, 1977. 224 с.
6. Теории и методы физики почв: коллективная монография // под ред. Е. В. Шеина и Л. О. Карпачевского. М.: «Гриф и К», 2007. 616 с.
7. Зайдельман Ф. Р., Беличенко М. В., Бибин А. С. Деградация и восстановление почв поймы р. Москва за последние 50 лет // Почвоведение. 2013. № 11. С.1377-1386.
Degradation of Alluvial Soils in the Valley of the Oka under Intensive Agricultural Use
P. N. Balabko1, R. F. Baibekov2, A. A. Sneg1, N. V. Orlova3, N. G. Rakipov4
1Lomonosov Moscow State University, Leninskie gory, 1, str. 12, Moskva, 119991, Russian Federation 2All-Russian Research Institute of Chemical Means of Plant Protection, ul. Ugreshskaya, 31, Moskva, 115088,
Russian Federation 3Sosnovka, agricultural company, ul. Ozerskaya, 15A, s. Poluryadinki, Ozerskii r-n, Moskovskaya obl., 140571, Russian Federation 4Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy, ul. Timiryazevskaya, 49, Moskva, 127550, Russian Federation
Abstract. The floodplain of the upper valley of the Oka in Serpukhov, Stupino, Kashira and Ozersk districts of Moscow region is drained and ploughed at 80-90%. Reclaimed soils are used mainly for growing potato and vegetables. In the agricultural company "Sosnovka", Ozersk district, Moscow region, which was the object of our research, the yield was rather stable during 17years (2001 -2017): potato - 29-37 t/ha, cabbage - 70-101 t/ha, carrot - 42-84 t/ ha, beet - 35-77 t/ha. In arid 2010, it was 1.5-2.0 times lower. The farm uses double regulation of water regime: closed drainage and sprinkling. Annually in autumn, the main soil treatment is carried out. In spring the soil is loosened with a dominator and ridges are formed for planting potato or the soil surface is smoothed for planting cabbage seedlings. High doses of fertilizers and pesticides are applied, the crust is loosened, the plants are earthed up, the yield is harvested, etc. More than 20 types of heavy wheeled vehicles pass through the field during the growing season. Intensive farming, lack of crop rotations on the floodplain leads to soil degradation and dehumification. Humus content depending on the soil type is 2.6-3.7%, which is close to the critical level. According to the results of dry screening, the largest part of the soil is composed of particles larger than 10 mm - a blocky fraction. In the subterranean part of the floodplain their share reaches 43%, and the share of particles less than 0.25 mm in size is 5%. In the soils of the central part of the floodplain, the content of blocky aggregates is up to 50%, the content of particles less than 0.25 mm in size is 2-3%. In the riverbed part of the floodplain, the values are 45% and 2-3%, respectively. In the low elements of relief, over-compacted soils form, in the profile of which a gley layer forms on the surface of the plough sole (its bulk density is 1.5-1.6 g/cm3), which causes the stagnation of moisture and the formation of wet spots. Therefore, the secondary heterogeneity of soil and soil cover forms.
Keywords: alluvial soils; intensive technologies; change of agro-physical and chemical properties.
Author Details: P. N. Balabko, D. Sc. (Biol.), head of department (e-mail: bal-abkopetr@mail.ru); R. F. Baibekov, D. Sc. (Agr.), deputy director; A. A. Sneg, engineer, (e-mail: sneg_anna@mail.ru); N. V. Orlova, g senior agronomist (e-mail: dracon200376@ mail.ru); N. G. Rakipov, Cand. Sc. (Biol.). g
For citation: Balabko P. N., Baibekov g R. F., Sneg A. A., Orlova N. V., Rakipov N. G. § Degradation of Alluvial Soils in the Valley of the g Oka under Intensive Agricultural Use. Zemle- z delije. 2018. No. 7. Pp. 12-15 (in Russ.). DOI: 7 10.24411/0044-3913-2018-10703. 2
