CC BY
32
УДК 631.452
ДИНАМИКА ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ ПАХОТНЫХ ПОЧВ УЛЬЯНОВСКОЙ ОБЛАСТИ ЗА 50 ЛЕТ
Е.А.ЧЕРКАСОВ, директор
ФГБУ «САС «Ульяновская», Россия, г. Ульяновск, ул. Маяковского, д. 35
E-mail: agrohim_73@ mail.ru
Резюме. В работе представлен анализ динамики основных показателей плодородия пахотных почв Ульяновской области за 50-и летний период, а также агроэкологическое состояние пашни на 01.01.2014 г. Результаты IV-VII циклов обследования показали, что за этот период произошло снижение содержания гумуса. Его валовые запасы уменьшились в среднем по области на 6 т/га, а средневзвешенное содержание в VII цикле составило 4,6%. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора в почве пахотных земель повышалось в течение пяти циклов и достигло 127,5 мг/кг. После чего величина этого показателя стабилизировалась на уровне 127,9 мг/кг. Средневзвешенное содержание подвижного калия за весь период мониторинга можно охарактеризовать как относительно постоянное. Оно варьировало в диапазоне от 115,9 до 136,8 мг/кг. За пятидесятилетний период мониторинга площади кислых почв в области увеличились на 14,9%. Почвы региона характеризуются низким содержанием цинка, средним - меди и марганца. В отношении солей тяжелых металлов выявлены небольшие площади пашни, относящиеся к III группе по содержанию кадмия и никеля. Ключевые слова: почва, плодородие, динамика, гумус, фосфор, калий, кислотность.
«Производство продуктов питания - первое условие жизни непосредственных производителей и всякого производства вообще....» [1].
Почва - это основное средство производства в сельском хозяйстве. Сохранение ее плодородия - государственная задача, обеспечивающая продовольственную безопасность страны.
Федеральным законом Российской Федерации «О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения» от 16 июля 1998 г. №101-ФЗ определено, что одно из направлений агрохимического обслуживания сельского хозяйства - проведение почвенных, агрохимических, фитосанитарных и эколого-токсикологических обследований или мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения [2].
Цель нашей работы - анализ динамики основных показателей плодородия пахотных почв Ульяновской области за 50-летний период деятельности станции агрохимической службы.
Условия, материалы и методы. Земли Ульяновской области отличаются высокой степенью освоенности. На сельскохозяйственные угодья приходится более 60% земельного фонда субъекта Федерации, в том числе на пашню - 45,4%. Доля пашни в общей площади угодий превышает 80% [3].
Территория Ульяновской области расположена в переходной полосе между зонами подзолистых и черноземных почв. Почвенный покров представлен в основном черноземами, доля которых составляет 64,2% и серыми лесными почвами - 22,8%, остальные 13% - это дерново-карбонатные, пойменные и другие типы почв.
Климат региона характеризуется как умеренно-континентальный. Многолетняя средняя годовая температура воздуха по территории области за 1961-2010 гг. положительная и варьирует от 3,8 до 4,9°С. Многолетняя годовая сумма осадков составляет 487 мм, ГТК - 0,9 [3].
По данным Управления Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по
Ульяновской области площадь сельскохозяйственных угодий на 01.01.2014 г. составляет 2070,8 тыс. га, в том числе пашни - 1583,8 тыс. га, пастбищ - 332,4 тыс. га, сенокосов - 33,3 тыс. га, многолетних насаждений -9,4 тыс. га, залежи - 111,9 тыс. га.
В Ульяновской области, где сельскохозяйственные угодья сильно распаханы, почвы подвержены истощению и деградации, необходим постоянный мониторинг, главная составляющая которого проведение агрохимического и эколого-токсикологического обследования.
Определение показателей плодородия почвы проводятся по единым методикам, принятым в агрохимической службе, с использованием ГИС-технологий, данных дистанционного зондирования (ДДЗ), наземных обследований и наблюдений.
Все химические анализы почвы, растений, снеговой воды выполнены в аккредитованных лабораториях ФГБУ «САС «Ульяновская».
Содержание валовых форм солей тяжелых металлов (ТМ) в почве определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии, подвижных - с использованием ацетатно-аммонийного буферного раствора рН 4,8. Оценку пахотных почв по величинам этих показателей в почвах проводили в соответствии с методическими указаниями [2].
За полувековой период деятельности выполнено VII полных циклов агрохимических обследований, а с 2005 г. проводится VIII цикл.
Результаты и обсуждение. Важнейшая характеристика плодородия почвы - содержание гумуса, представляющего биогенное образование сложного химического состава. Величина этого показателя определяет пищевой режим почвы, оказывая на него прямое воздействие как источник элементов питания. От количества и качественного состава гумуса зависят агрохимические, агрофизические и водно-физические свойства почвы [4].
Запасы гумуса в почвах Ульяновской области, как правило, увеличиваются в направлении от светлосерых к черноземам выщелоченным и типичным.
Результаты IV цикла (1985-1990 гг.) агрохимического обследования показали, что пахотные почвы региона относительно слабогумусированы, 38,5% обследованной пашни характеризовались очень низким и низким содержанием гумуса. Площадь пашни с повышенной, высокой и очень высокой его концентрацией составила 26,2%, а на долю почвы со средним содержанием гумуса приходилось 35,3%. Результаты VII цикла (19992005 гг.) показали, что доля пашни с очень низкой и низкой величиной этого показателя увеличилась на 1,3%, а с повышенной, высокой и очень высокой уменьшилась на 4,4%. Средневзвешенное содержание гумуса за этот период снизилось на 0,2% и составило 4,6% (табл. 1).
Главные причины такой ситуации - усиленная минерализация вследствие интенсивной обработки почвы, отсутствие органических удобрений, недостаточное поступление корневых и пожнивных остатков, а также развитие эрозионных процессов [5]. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса в среднем по области требуется вносить 7 т/га органических удобрений. В IV цикле (1985-1990 гг.) ежегодно использовали в среднем по 3,6 т/га органических удобрений, а в 2013 г. - только 0,3 т/га.
Таблица 1. Динамика основных показателей плодородия пахотных почв Ульяновской области
Цикл агрохимического обследования
Показатель I II III IV V VI VII на 01.01. 2014 г.
Гумус, % - - - 4,8 4,7 4,7 4,6 4,8
Подвижный фос-
фор, мг/кг 66,0 86,3 104,7 116,2 127,5 126,1 123,2 127,9
Обсменный калий,
мг/кг 115,9 116,3 125,6 123,4 124,1 122,2 120,8 136,8
Площадь кислых 597,7/ 623,3/ 629,8/ 823,5/ 786,8/ 784,2/ 715,3/ 635,6/
почв, тыс. га/% 32,8 34,5 35,3 47,2 46,2 47,6 47,8 47,7
В современных экономических условиях покрытие дефицита гумуса только путем применения органических удобрений нереально. Возникает необходимость поиска других, более дешевых источников его накопления. В условиях Ульяновской области самыми доступными способами решения этой проблемы служат включение в севооборот многолетних трав, возделывание сидераль-ных культур, запашка измельченной соломы.
Фосфор - «элемент жизни и мысли» - он будет нужен человечеству всегда, и это необходимо иметь в виду, как сегодня, так и в будущем [6]. Фосфор уникален по количеству различных форм соединений в почве. Соотношение между ними определяет фосфатное состояние и уровень плодородия почвы. Это один из основных элементов питания растений, обеспеченность которым принято к числу главных показателей окультуренности почвы [7].
Динамика подвижного фосфора в пахотных почвах Ульяновской области характеризуется следующими показателями. За период между I и VII циклами агрохимического обследования доля пашни с очень низким и низким содержанием подвижного фосфора уменьшилась на 35,3%, со средним - на11,1%. Одновременно площади с повышенной концентрацией этого элемента увеличились на 19,4%, а с высоким и очень высоким - на 27,0%. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора в I цикле составило 66,0 мг/кг, а в VII цикле - 123,2 мг/кг, что в 1,8 раза больше. В процессе повышения величины этого показателя, очевидно, сыграло свою роль возраставшее из года в год (до начала 90-х гг.) применение органических, минеральных удобрений и известкование кислых почв. В дальнейшем, в связи с резким снижением использования удобрений и прекращением химической мелиорации кислых почв рост содержания подвижного фосфора прекратился.
На 01.01.2014 г. площадь пахотных почв с очень низкой концентрацией подвижного фосфора составляла 3,2 тыс. га (0,8%), с низкой - 90,7 тыс. га (6,8%), со средней - 380,1 тыс. га (28,0%), с повышенной -364,3 тыс. га (27,3%), с высокой - 259,9 тыс. га (19,5%) и с очень высокой - 235,1 тыс. га. (17,6%). Средневзвешенное содержание подвижного фосфора на этот период составляло 127,9 мг/кг, что соответствует повышенному уровню.
По количеству подвижного калия пахотные почвы Ульяновской области в целом характеризуются относительной стабильностью. За период между I и VII циклами площади с очень низкой и низкой концентрацией подвижного калия снизились на 8,9%, а с повышенной - увеличились на 12,2%. Средневзвешенное содержание подвижного калия в I цикле составляло 115,9 мг/кг, в VII цикле - 120,8 мг/кг, что соответствует повышенному уровню.
На 01.01.2014 г. площадь пахотных почв с очень низким содержанием подвижного калия составила 0,8 тыс. га (0,1%), с низким - 14,3 тыс. га (1,1%), со средним -
144,4 тыс. га (10,8%), с повышенным - 317,6 тыс. га (23,8%) и с очень высоким 405,0 тыс. га (30,4%). Средневзвешенная величина этого показателя была равна 136,8 мг/кг, что соответствует высокому содержанию.
Реакция почвы оказывает большое влияние на рост и развитие растений, деятельность почвенных микроорганизмов, протекающие в почве химические и биохимические процессы. Кислотность почвы влияет на способность растений усваивать питательные вещества почвы и вносимых удобрений, на интенсивность минерализации органических веществ и на многие другие процессы. Установлено, что на сильнокислых почвах минеральные удобрения дают отрицательный эффект, а на средне- и слабокислых их эффективность снижается на 20.. .40 %.
Подкисление почвы связано в первую очередь с антропогенными факторами - техногенными выбросами сернистых и азотных соединений, выносом кальция с урожаем, влиянием вносимых физиологически кислых удобрений (безводный аммиак, хлористый аммоний, сульфат аммония) [8].
Полувековой мониторинг за состоянием плодородия позволил установить, что в Ульяновской области реакция почвенного раствора имеет тенденцию к под-кислению. Если по данным I цикла агрохимического обследования площадь кислых почв составляла 32,8% пашни, то по результатам VIII незавершенного цикла величина этого показателя достигла 47,7%.
За период между I и VII циклами были выявлены почвы с очень сильнокислой реакцией (1,5 тыс. га), площади сильнокислых почв увеличились в 5,5 раза, среднекис-лых - в 3 раза. При этом следует отметить, что, начиная с 1967 г., в области стали проводить известкование кислых почв. Его объемы ежегодно возрастали и достигли пика в 1986-1990 гг., когда в среднем за год известковали 54,8 тыс. га. Значительную роль в этом сыграли созданные в Кузоватовском, Майнском, Тереньгульском, Карсунском, Сурском, Инзенском, Старокулаткинском и Павловском районах карьеры по добыче и переработке известняковой муки. В целом за период химической мелиорации кислых почв (1967-1995 гг.) было произвестковано 616,2 тыс. га. К сожалению, после 1995 г. работы по известкованию кислых почв свернули.
По результатам мониторинга площадь кислых почв на 01.01.2014 г. составила 635,6 тыс. га, или 47,7% обследованной площади пашни, в том числе очень сильнокислых 0,6 тыс. га, сильнокислых - 11,6 тыс. га (0,9%), среднекислых - 187,4 тыс. га.(14,1%) и слабокислых - 436,0 тыс. га (32,7%).
Микроэлементами, как известно, называют химические вещества, которые содержатся в организме человека, животных и растений в очень малых количествах, но играют чрезвычайно важную роль в живой природе. Они участвуют во многих процессах обмена веществ, входят в состав различных ферментов и др. Основной источник поступления микроэлементов в растения - почва.
На 01.01.2014 г. 98,4% обследованной площади пашни Ульяновской области характеризовалось содержанием цинка около 1 мг/кг, что соответствует низкому уровню (табл. 2). По концентрации меди и марганца почвы региона отнесены к категории со средней сте-
Таблица 2. Содержание микроэлементов и серы в пахотных почвах Ульяновской области на 01.01.2014 г. (обследованная площадь 1333,3 тыс. га)
Элемент Группировка по содержанию микроэлементов Средневзвешенное содержание, мг/кг
низкое среднее высокое
тыс. га % тыс. га % тыс. га | %
Цинк 1312,0 98,4 20,6 1,5 0,7 0,1 1,0
Медь 20,4 1,5 266,6 20,0 1046,3 78,3 3,2
Марганец 186,7 14,0 876,9 65,8 269,7 20,2 14,8
Сера 1020,8 76,5 255,8 19,2 56,7 4,3 4,55
пенью обеспеченности (средневзвешенные показатели соответственно 3,2 и 14,8 мг/кг).
По обеспеченности подвижной серой пахотные почвы характеризуются следующим образом: 1020,8 тыс. га (76,5%) отличаются низким ее содержанием, 255,8 тыс. га (19,2%) - средним и 56,7 тыс. га (4,3%) - высоким. Средневзвешенная величина этого показателя составляет 4,55 мг/кг, что соответствует низкому уровню.
Таблица 3. Валовое содержание солей тяжелых металлов в пахотных почвах Ульяновской области на 01.01. 2014 г. (обследовано 1333,3 тыс. га), тыс. га
Элемент Группа загрязненности Средневзвешенное содержание, мг/кг
I II III
Свинец 1332,1 1,2 32,5
Кадмий 1137,0 191,4 4,9 0,7
Цинк 1308,0 25,3 — 55,8
Медь 1324,3 9,0 - 33,5
Никель 1177,4 149,6 6,3 25,5
Среди загрязняющих веществ по масштабам воздействия на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы. В принципе многие из них необходимы (в малых количествах) живым организмам, так как играют важную роль в обменных процессах, однако в результате интенсивного атмосферного рассеивания в биосфере и значительной концентрации в почве они становятся токсичными для биоты [9].
Определение содержания тяжелых металлов в пахотных почвах Ульяновской области стали проводить с 1994 г.
На 01.01.2014 г. по валовому содержанию солей свинца, цинка и меди пахотные почвы Ульяновской области относятся к первой (концентрация элементов-загрязнителей ниже 0,5 ПДК) и второй (в пределах от 0,5 ПДК до ПДК) группам. По кадмию и никелю выявлены территории, где их количество превышает значение ПДК (ОДК), что соответствует третьей группе загрязненности валовыми формами тяжелых металлов (табл. 3).
Превышения ПДК (ОДК) по солям тяжелого металла кадмия выявлены на площади 4,9 тыс. га, никеля на площади - 6,3 тыс. га. Почвы области характеризуются спокойным радиологическим фоном.
Выводы. За 50-летний период наблюдений отмечено повышение средневзвешенного содержания подвижного фосфора в пахотных почвах Ульяновской области на 61,9 мг/кг и на 20,9 мг/кг.
В период между IV и VII циклами отмечено снижение содержания гумуса с 4,8 до 4,6 %. В незавершенном VIII цикле наблюдается увеличение средневзвешенной концентрации гумуса и на 01.01.2014 г. опять до 4,8%. Мониторинг плодородия почв позволил выявить проходящие в почве негативные процессы, в частности, под-кисления. За 50-илетний период наблюдений площадь кислых почв возросла на 14,9% и составила 47,7% от обследованной пашни. Также неблагополучна ситуация с обеспеченностью пахотного слоя, средневзвешенное содержание которого составляет около 1 мг/кг, что соответствует низкому содержанию. Средневзвешенная содержание меди (3,2 мг/кг) и марганца (14,8 мг/кг), что соответствует среднему уровню. Установлены небольшие площади пашни, относящиеся к 3 группе, по количеству кадмия и никеля. На этих участках осуществляется ежегодный контроль за качеством продукции растениеводства. Почвы области характеризуются спокойным радиологическим фоном.
Литература.
1. Агроэкология/под редакцией В.А.Черникова иА.И. Чекереса. М.: «Колос», 2000. 534 с.
2. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения / под редакцией Державина Л.М., Булгакова Д.С.. М.: ФГНУ «Росинформагротех» 2003. 195 с.
3. Адаптивно-ландшафтная система земледелия Ульяновской области. Коллектив авторов. Ульяновск, 2013. 353 с.
4. Мониторинг содержания органического вещества в пахотных почвах ЦЧР П.А. / Чекмарёв, С.В. Лукин, Ю.И. Сискевич, Н.П. Юмашев, В.И. Корчагин, А.Н. Хижняков //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 9. С. 23-26.
5. Чекмарёв П.А., Лукин С.В. Система удобрения в условиях биологизации земледелия// Достижения науки и техники АПК. 2012. № 12. С.10-12.
6. Чумаченко И.Н. Фосфор в жизни растений и плодородия почв. М., 2003. - С. 9.
7. Чекмарёв П.А., Лукин С.В., Юмашев Н.П. Фосфатный режим чернозёмов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2010. № 6. С. 28-30.
8. Состояние плодородия почв Республики Татарстан и проблемы повышения их плодородия/ С.Ш. Нуриев, А.А. Лукманов, К.М., Салимзянова И.Н. Хуснутдинов. Казань, 2009. 158 с.
9. Соколов О.А., Черников В.А., Лукин С.В. Атлас распределения тяжёлых металлов в объектах окружающей среды. Белгород: КОНСТАНТА, 2008. 188 с.
DYNAMICS OF THE MAIN INDICES OF ARABLE SOIL FERTILITY IN ULYANOVSK REGION FOR 50 YEARS
E.A. Cherkasov
FSBI "Agrochemical Service Station "Ulyanovskaya", Ulyanovsk, Mayakovskaya st, 35
Summary. The article presents the analysis of dynamics of the main indices of arable soil fertility of Ulyanovsk region for 50 years, and also the ecological state of tillage on January 1st, 2014. The results of the 4th-7th cycles of survey showed the reduction of humus content for this period. Its total stock decreased on the average through the region by 6 t/ha, and average weighted content in the 7th cycle was 4.6 %. The average weighted content of mobile phosphorus in arable lands increased during five cycled and reached 127.5 mg/kg. After it the value of this index stabilized at the level 127.9 mg/kg. The average weighted content of mobile potassium for the whole period of monitoring can be characterized as relatively constant. It varied in the range from 115.9 to 136.8 mg/kg. Within the fifty year period of monitoring the area of acid soils increased by 14.9 %. The soils of the region are characterized by low content of zinc, medium content of copper and manganese. With respect to salts of heavy metals the small areas of arable soils are detected, which relate to the III group in the content of cadmium and nickel. Keywords: soil, fertility, dynamics, humus, phosphorus, potassium, acidity.
