CC BY
212
Вопросы экологии
В.И. ГОЛОВ,
А.Н. ТИМОФЕЕВ
Экологические и агрохимические основы производства и применения минеральных удобрений из местного агросырья на почвах Дальнего Востока
Рассматриваются возможности компенсации питательных элементов, включая микроэлементы, за счет местных источников минерального сырья, промышленных и сельскохозяйственных отходов в земледелии Дальнего Востока. Анализируются экологические аспекты применения удобрений, изготовленных из этих источников, даются рекомендации по их оптимальному использованию, направленные в основном на получение экологически чистой продукции.
Современное земледелие по мнению ученых-аграриев призвано обеспечить решение трех основных взаимосвязанных задач: производство необходимой растениеводческой продукции, повышение плодородия почв, экологическая безвредность производства и получаемой продукции [18]. В настоящее время наша страна обладает обширным фондом сельскохозяйственного значения, который составляет 197,6 млн га, в том числе 120,9 млн га пашни. Однако по данным Роскомзема на 2001 г. 63% сельхозугодий подвержено эрозии, из них 28% сильно эродированы, 22% засолены, 14% заболочены и около 3% загрязнены радионуклидами [23]. Существует несколько причин того, что российская сельскохозяйственная продукция нерентабельна. Во-первых, вся территория России находится в зоне рискованного земледелия из-за недостатка тепла, влаги и плодородных почв (один гектар пашни в России в среднем в 2,8 раза менее продуктивен, чем в США и в 2,2 раза меньше, чем в Европе), во-вторых, политика правительства в области сельского хозяйства непродумана.
Дальний Восток - это самый большой по территории экономический район не только страны, но и планеты. Его площадь (6216 тыс. км2) составляет 34% территории России в современных границах, причем вся она покрыта многочисленными хребтами и их отрогами, а ее весьма извилистое побережье омывается двумя океанами и шестью морями. На территории Дальнего Востока можно встретить все ландшафты гумидной зоны России от тундры до субтропиков и, следовательно, все ее почвенные и растительные зоны. [37]. Мы не обладаем информацией
по экологическому состоянию почвенного покрова всего Дальнего Востока, поэтому приведем данные по Приморью, т.к. они дают в целом реальное представление по названной территории.
В Приморском крае сельхозугодья составляют 1,7 млн га, из которых 0,9 млн га - пахотные земли с приусадебными участками. Обеспеченность пашней (в расчете на одного жителя) - 0,36 га, что в 2,4 раза ниже, чем в целом по Российской Федерации. Состояние сельскохозяйственных угодий в крае можно в целом оценить как неблагополучное. Из 1,7 млн га, находящихся в сельскохозяйственном пользовании, 34,9% заболочены и переувлажнены, 17,5% в значительной мере засорены камнями, 16,5% почв относятся к сильнокислым (пахотных 40%) и 11,8% эродированы (Долговременная программа охраны природы и рационального использования природных ресурсов Приморского края до 2005 года. 1993 г.). Химизация сельскохозяйственного производства, пик которой в России пришелся на середину восьмидесятых годов, также привела к загрязнению пахотных почв и, соответственно, выращиваемой растениеводческой продукции нитратами, пестицидами и другими химическими веществами.
В практике применения минеральных удобрений со времен выхода работы Ю. Либиха «Химия в приложении к земледелию и физиологии» (1840 г.) дозы минеральных удобрений рассчитывались исходя из величины их выноса возделываемыми культурами. Иными словами, доза вносимого питательного элемента должна быть равна или даже немного превышать его вынос (с поправкой на коэффициент усвоения). В начале минувшего столетия, когда минеральных удобрений производилось недостаточно, в странах Западной Европы полная компенсация соблюдалась, причем довольно продолжительное время, только в отношении фосфора. Азота и калия, как правило, вносили меньше, полагая, что частичная компенсация азота происходит за счет азотофиксации бобовыми растениями и свободноживущими почвенными бактериями, а калия - за счет минерализации его почвенных запасов, которых значительно больше, чем любых других элементов питания [33]. Когда же удобрений стали вносить больше в расчете на так называемый «планируемый» урожай, который зачастую почему-то представлялся как потенциально возможный для тех или иных почвенно-климатических зон, стали возникать экологические проблемы, связанные с нарушением баланса элементов питания в агроэкосистемах. К таким проблемам следует отнести чрезмерное накопление нитратов в получаемой продукции. Избыточное применение минеральных удобрений приводит также к накоплению азота и фосфора в поверхностных водах, которое, в свою очередь, провоцирует эвтрофикацию водоемов и ухудшает качество питьевой воды. Причем, негативные последствия интенсивной химизации проявляются при внесении, к примеру, азота дозами, превышающими в 1,5-3 раза вынос этого элемента с урожаем [29]. Изучение азотного баланса на водосборе одного из притоков р. Обь показало, что при пятикратном росте применения минеральных удобрений за 10 лет было обнаружено десятикратное увеличение нитратов в грунтовых водах [27].
В практике же применения микроудобрений в пору интенсивной химизации отечественного сельского хозяйства (в 1970-80-е гг.) рекомендуемые дозы микроэлементов превышали вынос таковых с урожаем возделываемых культур не в 2-3 раза, как это иногда практиковалось с традиционными удобрениями, а в десятки и даже сотни раз. Нагляднее всего можно проиллюстрировать игнорирование возвратного закона Либиха существующими в отечественной литературе рекомендациями по внесению молибденовых удобрений, т.к. негативные последствия избытка молибдена в системе почвы-растения-животные изучено более обстоятельно. К примеру, давно установлено, что накопление молибдена в зеленом корме в количестве 10 и более мг на 1 кг приводит к заболеванию молибденозисом крупного рогатого скота (КРС) и овец, сопровождающемуся потерей веса, диареей и выпадением волосяного покрова [25, 32].
В 60-е гг., в период «молибденового бума», когда изучением эффективности молибдена в растениеводстве на Дальнем Востоке занимались многие ученые и практики, стали появляться рекомендации, в которых дозы молибдена были завышены по сравнению с выносом этого элемента в сто и даже более раз [4, 15, 40]. В «Справочнике растениевода» (1975 г.) рекомендовалось вносить молибденовые удобрения дозами 5001000 г/га, причем в рядки или внекорневым путем. По данным Я.В. Пей-ве [32], при внесении молибдена дозами 500 г и более на 1 га бобовые растения накапливают соответственно 10 и более мг этого элемента на 1 кг корма. По нашим данным, двойное применение молибдена (смачивание семян и опрыскивание растений), рекомендованное некоторыми авторами [4, 40], приводило к концентрации этого элемента в семенах сои до 12 и более мг/кг [13]. Проведенный нами в первом туре (1971-1973 гг.) массовый анализ семян сои, отобранных в хозяйствах юга Дальнего Востока, показал, что 18% образцов содержали молибдена более 10 мг/кг. Это явилось следствием необоснованных рекомендаций и нарушения технологии его применения.
Несмотря на очевидные экологические последствия применения завышенных доз молибдена, в литературе до последних лет появляются статьи, свидетельствующие о том, что их авторы игнорируют это обстоятельство. Так, в опытах С.И. Руцкой и Н.М. Чубко [34] применяли молибден под злаковые в дозе 400 г/га, что превышает вынос этого элемента данной группой растений в 400 раз. Примерно такое же соотношение привноса молибдена с удобрениями и его выноса с урожаем отмечается в работе Е.Г. Вараксиной и М.Ф. Кузнецова [7], а в работе А. Бай-раммурадовой [2] была применена рекордная доза - 16 кг/га молибдена действующего начала (д.в.), которую никак нельзя принимать за экологически оптимальную.
Явно завышенные дозы, хотя и не столь значительные, как в случае с молибденовыми удобрениями, зачастую рекомендуются при внесении борных и марганцевых удобрений. В работах отечественных ученых фигурируют обычно дозы марганца от 0,5 до 10 кг/га (д.в.), что превышает вынос в 2-40 раз, а бора от 0,2 до 2 кг/га (в расчете на элемент), что также перекрывает вынос его в 10 раз при максимальных дозах [1]. В работах зарубежных ученых, в частности американских [5], рекомендуется
вносить еще более высокие дозы бора. На слабокислых почвах при умеренном недостатке марганца его вносят от 10 до 50 кг/га (д.в.), а на щелочных и мергелистных, характеризующихся острым недостатком этого элемента, от 50 до 100 кг/га при норме 0,5-5 кг/га.
Избыток марганца при возделывании сельскохозяйственных растений чаще всего встречается на кислых почвах в интервале рН от 3,0 до 5,5, а также на переувлажняемых или заливаемых почвах (например, при выращивании риса) [30]. Токсичное действие марганца на картофель установлено при внесении его дозой 114 кг/га [43]. Болезнь яблонь, известная под названием «яблоневая корь», также связана с избыточным содержанием доступного марганца в почвах [38]. Следует отметить, что высокое содержание марганца в почвах (впрочем, как и других поливалентных элементов-металлов) легко устраняется известкованием, внесением органических удобрений или осушением (на торфяниках). К тому же марганец в почвах легко поглощается биологически, физико-химически, а также довольно быстро окисляется в аэробных условиях, переходя в недоступное для растений состояние. В связи с этим редко отмечаются случаи отравления животных и человека вследствие избыточного поступления марганца в растительную продукцию или питьевую воду.
Экологические проблемы, вызванные избытком бора в окружающей среде, логичнее рассматривать в тесной взаимосвязи с последствиями повышенного содержания серы, т.к. пути миграции этих элементов на земной поверхности, в том числе в агроэкосистемах, в общих чертах идентичны. Высокое содержание бора в естественных условиях чаще всего наблюдается в аридных областях, где почвы, как правило, засолены (это в одинаковой степени относится и к сульфатам), а также в областях активной вулканической деятельности (п-ов Камчатка, Курильские острова).
Борные биогеохимические провинции с избыточным содержанием бора были описаны В.В. Ковальским с соавторами [26] на территории Аралокаспийской низменности, В.Б. Ильиным и А.П. Аникиной [20] в Кулундинской степи (юг Западной Сибири, Казахстан и некоторые районы Средней Азии) в зоне распространения засоленных почв. Для этих районов характерна специфичная борофильная флора (полынь, керчек, солерос, солянка, молочай и др.), а также эндемичное заболевание домашних животных (овец, коз), известное под названием «борного энтерита».
Повышенное содержание бора и серы в почвах и растениях, связанное с антропогенными факторами (ТЭС, работающие преимущественно на угле, химкомбинаты по переработке серного и борного сырья, транспорт и др.), также может вызвать глубокие изменения в окружающей среде, аналогичные тем, которые происходят в природных зонах, характеризующихся повышенным содержанием бора и серы [10].
Экологически неблагополучные территории или биогеохимические провинции с недостаточным или избыточным содержанием химических элементов в естественных условиях чаще всего встречаются в горной местности, где почвообразующими породами являются магматические или метаморфизированные горные породы. На равнинных территориях, где
почвы формируются на мощных аллювиальных отложениях, подобные явления редки. Практически вся территория Дальнего Востока, за исключением Амурской области, является горной страной (более 3/4 территории занимают горы), поэтому химический состав пород, на которых формируются почвы, используемые в сельскохозяйственном производстве, имеют важное экологическое значение. Ранее разными исследователями было обнаружено низкое содержание йода в почвах, растениях и континентальных водах Приморья [17, 41], что провоцировало базедову болезнь в крае.
Было также установлено недостаточное количество молибдена [8], доступного бора [11, 22], что неблагоприятно сказывалось на урожаях возделываемых культур и качестве получаемой продукции. Помимо природных аномалий возникали аномалии антропогенного характера с избытком или недостатком каких-то жизненно важных химических элементов, например, при интенсивном возделывании монокультуры, обладающей повышенным спросом на какой-то питательный элемент. Примером этого может служить резкий недостаток молибдена и частично серы, возникший вследствие специализации земледелия Приморья и Приамурья на производстве сои. Выращивание гречихи заметно обедняло почву бором. Кроме того, существенный дисбаланс в круговорот данных элементов, особенно в 70-80-е гг., внесло интенсивное применение высококонцентрированных удобрений, не содержащих серы и микроэлементов (двойной и тройной суперфосфат, карбамид и др.), объем и производство которых к концу 80-х гг. составили в нашей стране около 90% общего производства удобрений.
В настоящее время недостаток серы в почвах описан практически в большинстве стран с развитым земледелием. Недостаток бора, по мнению некоторых ученых, стал также глобальной проблемой. Описано много случаев недостатка в почвах магния, цинка, меди и других элементов.
Ограниченность пахотных земель на Дальнем Востоке и низкое их плодородие предопределяет интенсивное применение удобрений для увеличения продуктивности растениеводства. Поставки традиционных удобрений в настоящее время по разным причинам (увеличение экспорта удобрений, рост стоимости их производства, транспортировки и т.д.) резко сократились, в связи с чем растет интерес к применению местных агроруд, а также отходов сельского, коммунального и других хозяйств. Зачастую сбыт и применение местных удобрений практикуется без должной экспертной оценки и сертификации, что порождает экологические проблемы, связанные с тем, что имеющиеся на рынке удобрительные и мелиоративные материалы не сбалансированы в отношении элементов питания, содержат повышенное количество элементов, не нужных растениям, включая тяжелые металлы. Повышенное количество последних может быть следствием аномального геохимического фона, связанного с проявлением соответствующих полезных ископаемых, их добычей, переработкой и транспортировкой, что весьма характерно для Приморского края и других регионов Дальнего Востока.
Для того чтобы оценить антропогенное загрязнение окружающей природной среды тяжелыми металлами и другими поллютантами, разра-
батываются гигиенические нормативы, призванные в конечном счете оберегать здоровье человека. Ранее в нашей стране были разработаны оптимальные гигиенические параметры для более уязвимых почв, характеризуемых низким содержанием гумуса, легким гранулометрическим составом и невысокой буферностью, но такие почвы на Дальнем Востоке встречаются нечасто. В основном загрязняются тяжелые почвы, обладающие более высокой толерантностью к поллютантам в силу большей адсорбционной поверхности и, соответственно, характеризующиеся более высокой емкостью поглощения. Для таких почв имеющиеся нормативы оказываются малопригодными. Так, в наиболее популярном и обстоятельном руководстве по эколого-экономической оценке пахотных земель в качестве показателя техногенного и антропогенного загрязнения тяжелыми металлами предлагается использовать их валовое содержание в почвах, при этом за отправную точку принимать кларковое количество. Предельно допустимые концентрации (ПДК) для многих элементов в основных компонентах биосферы (почвах, горных породах, природных водах, растениях) также порой определяются общим содержанием элемента.
На малую приемлемость использования валового количества элементов-загрязнителей в качестве показателя экологической ситуации в почвах указывали многие исследователи [19, 21], объясняя это тем, что диапазон концентраций многих элементов в зависимости от генетических и агрохимических свойств почв бывает очень широким. Известно, что чем больше в почвах содержится органического вещества, точнее гуми-новых кислот, тем выше для них ПДК, т.е. тем ярче у них проявляется протекторная функция по отношению к любому загрязнителю [31]. Поэтому ПДК, принятая для черноземов, может быть безвредной или, напротив, токсичной для других типов почв. Проводя экологическую оценку пахотных почв Приморья, мы также столкнулись с этим явлением. Имеющиеся в литературе ПДК для таких элементов, как бор (200 мг/кг), ванадий (100 мг/кг) оказались в некоторых случаях ниже среднего (фонового) содержания для основных почв Приморья [11]. Содержание марганца, например, в почвах Приморья, колеблется от 1000 до 7000 мг/кг, а бора - от 20 до 300 мг/кг.
Учитывая сказанное, мы решили откорректировать кларки микроэлементов для почв Приморья в связи с накоплением в последние годы значительного материала по их содержанию, в том числе и по тяжелым металлам. При вычислении кларков микроэлементов в почвах и наиболее близких к ним осадочных породах были использованы материалы, полученные в последние годы геологами и геохимиками (ДВГИ, ТИГ, ПГУ), почвоведами (МГУ, БПИ, ТИГ ДВО РАН), агрохимиками (При-мНИИСХ, ФГУ ГЦАС «Приморский» и др.) и другими учеными и специалистами. Ценные результаты по содержанию микроэлементов и тяжелых металлов в пахотных почвах Приморья в последние годы получены сотрудниками Приморского центра агрохимического обслуживания, где с 1994 г. организован локальный мониторинг пахотных земель, подверженных интенсивному антропогенному воздействию. Наблюдения ведутся на типичных реперных участках, на полях госсортоучастков
и территориях, где интенсивно проводились почвенно-мелиоративные и агрохимические мероприятия, направленные на повышение плодородия почв [28, 36].
При корректировке ПДК для местных почв мы исходили из следующих соображений. В тех случаях, когда за ПДК принимались кларко-вые содержания, мы увеличивали значение этого показателя до тех максимальных значений, которые встречались в исследованных почвах, при условии, что взятая концентрация элемента в почвах не вызывала негативных явлений в экосистеме (см. таблицу). Проведенные нами анализы почв, отобранных в наиболее типичных сельскохозяйственных территориях, показали, что содержание большинства элементов находится в пределах кларка. Для некоторых элементов отмечены существенные колебания [11].
Приведенные в таблице откорректированные средние величины содержания микроэлементов и тяжелых металлов (кларки), а также их ПДК в почвах изучаемого региона, на наш взгляд, помогут исследователям более корректно оценивать получаемые результаты в отношении микроэлементов и тяжелых металлов в объектах внешней среды. Они пригодны для оценки как природных аномалий, так и антропогенно измененных почв, используемых в сельскохозяйственном производстве. Таким образом, наши исследования показали, что основной причиной неблагоприятных экологических последствий применения минеральных удобрений является их применение без учета выноса с урожаем или потребностей выращиваемых культур. Следует отметить, что эти выводы верны и применимы к тем условиям, когда минеральные удобрения вводятся в достаточном количестве для получения среднемноголетних или потенциально-возможных урожаев возделываемых культур в данном регионе.
Общероссийские и региональные кларки для микроэлементов и тяжелых металлов применительно к почвам Дальнего Востока (мг/кг)
Эле- мент Кларки для России ( по Виноградову) Региональные кларки [11] ПДК для почв
В земной коре В осадочных породах В почвах В осадочных породах В почвах Россия ДВ регион
Мп 1000 670 850 1600 1510 1500 4000
2и 83 80 50 74 70 150 150
Си 47 57 20 35 20 40 100
В 12 100 10 120 106 200 300
Мо 1,1 1,4 2,6 1,4 1,6 5,0 10
Со 18 20 10 - 22 50 70
N1 58 95 40 - 46 45 100
Сг 83 100 90 - 66 50 100
РЬ 16 20 10 33 32 200 300
Ий 0,08 0,4 0,01 0,18 - 2 3
еа 0,13 0,3 0,5 - 0,6 1-3 3
Аб 1,7 6,6 3,6 - 5,5 20 40
Однако в настоящее время ситуация резко изменилась. Перестройка экономических отношений в нашей стране разрушила сформировавшуюся в советский период систему снабжения и применения минеральных удобрений в сельскохозяйственном производстве. Наиболее тяжелая ситуация сложилась в Дальневосточном регионе, который никогда не имел своей туковой промышленности. Высокая себестоимость удобрений и ежегодно возрастающие тарифы на электроэнергию и транспорт способствуют тому, что их применение под возделываемые в регионе культуры становится нерентабельным. Для поддержания плодородия пахотных почв Приморья (это в равной степени относится и к другим сельскохозяйственным районам Дальнего Востока) необходимо изыскивать и использовать местные минеральные и органические ресурсы пополнения питательных элементов.
Следует отметить, что в Дальневосточном регионе имеются вполне реальные и объективные возможности для организации и развития предприятий по производству минеральных и органических удобрений в более широких масштабах, чем это делается до сих пор. На сегодня накопилось немало разработок в академических институтах - Геологическом, Химическом, Биолого-почвенном ДВО РАН - и в отраслевых, таких как ДВИМС (институт минерального сырья, г. Хабаровск), который долгое время курировал межведомственную региональную программу РИМС (рациональное использование минерального сырья). Реализация разработок, имеющихся в этих институтах, могла бы послужить современной проектной основой для начала работ по производству минеральных и органоминеральных удобрений. Кроме того, географическое положение нашего региона позволяет иметь в будущем постоянный и стабильный рынок сбыта производимых удобрений в Китае, Корее и некоторых других странах АТР, являющихся одними из основных мировых импортеров удобрений. Для производства фосфорных, серных, известковых, частично калийных, а также борных, молибденовых, медных и других удобрений на Дальнем Востоке вполне достаточно собственного минерального сырья [39, 42]. Для получения азотных удобрений необходимо иметь только энергию, что также реально при завершении строительства Бурейской ГЭС и модернизации ТЭЦ, работающих на угле, запасов которых в регионе более чем достаточно. Рассмотрим возможности оптимизации круговорота основных элементов питания в условиях дефицита минеральных удобрений.
Со времен исследований Никола Соссюра и Жана Сенебье (вторая половина XVIII в.) установилось мнение, что углерод растения усваивают только из атмосферы и его различное содержание в почве не имеет значения [33] для увеличения биомассы наземных растений. Дефицит углерода был достоверно отмечен для растений закрытого грунта [6]. Однако тот факт, что почвы с высоким содержанием органического вещества, как правило, характеризуются более существенным запасом углекислоты в газовой фазе, говорит о более повышенном обеспечении углеродом произрастающих на этих почвах культур. Об этом же свидетельствуют опыты по изучению действия угольной пыли на возделывае-
мые культуры при внесении ее в качестве удобрений. Оптимальное содержание углекислого газа в теплицах можно легко поддерживать выделяемым газом из разлагающейся органической массы или из других источников [6, 33].
Среди биофильных элементов, ответственных за прирост биомассы зеленых растений, азот является наиболее дефицитным. Это в равной мере относится как к наземным, так и водным растениям, а следовательно, и к животным. Поэтому в недавнем прошлом благосостояние и продовольственная независимость многих стран в первую очередь определялась производством и применением азотных удобрений. Естественные природные запасы азотных соединений (чилийская, норвежская селитры и др.) невелики и уже давно не конкурируют с синтетическими азотными продуктами. Несмотря на высокую концентрацию азота в современных минеральных удобрениях, таких как мочевина (46%) и аммиачная селитра (34%), их применение на почвах Дальнего Востока весьма ограничено уже в течение более чем 10 лет. Из альтернативных источников этого элемента, кроме навоза и птичьего помета, которые практически исчезли, следует упомянуть отходы деревообрабатывающей и пищевой промышленности (дефекаты, рыбный тук, отходы агарового производства, кора, опилки и др.). Однако названные отходы имеют ограниченный ареал применения и тяготеют к районам, как правило, удаленным от пахотных почв, поэтому коммерческого значения пока не представляют. Наиболее надежным и доступным источником пополнения азота на сегодня следует считать солому и прочие нетоварные отходы выращиваемых культур, а также сидеральные удобрения. Для возврата в почву соломы (разумеется, без процедуры сжигания, при которой теряется большая часть органогенов) необходимо зерноуборочные комбайны снабдить измельчителями и разбрасывателями, которые давно и успешно применяются во Франции, Германии и других странах [24]. Сидеральные пары, особенно в Приморье, вполне приемлемы без потери продукции после уборки озимой ржи или ранних зерновых.
Самым перспективным удобрением для Дальнего Востока, а также сопредельных стран следует считать торф и продукты его переработки (ТГУ - торфогуминовые удобрения) и «раскислитель», который готовится по специальной технологии (заявка на патент 2006 года). Данная технология позволяет избавиться от избыточной кислотности торфа и обогатить его недостающими элементами питания. Испытания, проведенные нами в последние годы, показали превосходство этих видов удобрений перед минеральными и традиционными органическими.
Немаловажное значение в условиях острого дефицита минеральных удобрений имеет рациональное, даже сверхэкономное их применение. И это в первую очередь касается азотных удобрений, отличающихся хорошей растворимостью и легкой подвижностью в почвах. Их необходимо вносить в гранулированном виде, совместно с пролонгаторами, такими как цеолиты и бентониты, причем местно (в рядки, лунки, иногда с семенами). При хроническом дефиците азота особое значение приобретает специализация сельскохозяйственного производства на выращивании бобовых и других азотфиксирующих культур, под которые практически не нужно вносить минеральный азот.
В отличие от азота, сырьем для производства которого служит воздух с практически неисчерпаемыми ресурсами молекулярного азота, фосфор получают из фосфоритов и апатитов, запасы которых на земном шаре в настоящее время весьма ограниченны. Высокая эффективность и большая потребность в фосфорных удобрениях на Дальнем Востоке, и в первую очередь в Приморском крае, послужила укоренению взглядов среди земледельцев на то, что фосфор является лимитирующим фактором урожайности возделываемых культур и что он находится в пахотных почвах в первом минимуме [6]. На наш взгляд, для таких обобщений нет серьезных оснований, т.к. потребность в данном элементе в значительной мере зависит от почвенно-климатических условий, возделываемой культуры и обеспеченности почв другими элементами питания.
Для компенсации выноса фосфора в земледелии Дальневосточного региона, по-видимому, целесообразно начать разработки местных залежей фосфоритов (Амурская и Сахалинская области, Хабаровский край), а также использовать апатиты и апатитсодержащие отходы. Наиболее перспективным объектом для разработки фосфоритов, на наш взгляд, является Сельгонское месторождение, находящееся непосредственно возле участка железной дороги Хабаровск-Комсомольск. Рудные тела фосфоритов (2025% Р2О5) расположены в известняках, что позволит добывать их совместно. Кроме того, рядом имеются большие залежи торфа (220 млн т), это обстоятельство позволяет отнести данный район к перспективным в отношении производства фосфорной муки, извести и торфокомпостов. Если рентабельность применения фосфоритов будет определяться в основном транспортными расходами, то для применения апатитов необходима предварительная химическая переработка и обогащение. Недорогие технологические приемы переработки отходов, содержащих апатит, в последние годы были разработаны сотрудниками Института горного дела ДВО РАН [35]. Добыча и переработка океанического сырья, содержащего фосфор, в настоящее время, как считают некоторые ученые-океанологи, проблематична из-за высокой себестоимости добычи [3]. Исследования, проведенные в лаборатории агрохимии Биолого-почвенного института РАН Н.Е. Стрельченко и другими в конце 80-х гг. минувшего столетия, показали, что фосфорит, добытый со дна океана, по действию на урожай пшеницы и сои не уступал фосфоритам континентальным. Причем усвояемость последних проростками пшеницы была ниже, чем океанических. Существенное значение, как и в случае с азотными удобрениями, имеют приемы рационального внесения фосфорных удобрений, направленные на предупреждение связывания в почвах фосфора в малодоступное состояние.
Потребности почв Дальнего Востока в калийных удобрениях менее значительны в сравнении с основными удобрениями, т.к. калий эффективен в основном на легких и торфянистых почвах, которых в регионе около 20%, а также при внесении под культуры, отличающиеся повышенным спросом в отношении данного элемента (картофель, томаты, некоторые технические и корнеплоды).
Оптимизировать круговорот калия в агросистемах значительно проще, чем круговорот фосфора или азота, вследствие того, что калий как агрохимически малоактивный элемент больше содержится, аналогично марганцу, в нетоварной части урожая (в соломе и пожнивных ос-
татках). Поэтому, возвращая солому, стебли, листья и пожнивные остатки убранной культуры в почву, мы на 60-80% компенсируем его биологический вынос. На фермах и в других хозяйствах, особенно мясомолочного направления, возможна компенсация этого элемента в почвах на 100 и более процентов за счет возврата с навозом. Так, в Германии еще в 20-е гг. прошлого столетия считали, что при отсутствии минеральных удобрений для полного возмещения выноса калия с поля в хозяйстве достаточно иметь 8% лугов, в то время как для компенсации фосфора - 45% лугов от площади пашни [33].
Из минерального сырья, перспективного для получения калийных удобрений на Дальнем Востоке, можно назвать только алуниты (11% К2О) в Хабаровском крае и нефелины (5-6% К2О) в Сахалинской области. Нефелины также присутствуют в качестве примесей в апатитовых месторождениях. Названные минералы (в отличие от сильвинита и каинита) - силикатной природы и требуют предварительной обработки или активации, т.к. в них калий находится в труднодоступной форме. Не следует забывать, что калия очень много в золе диких и культурных растений (в золе гречихи и подсолнечника до 40% К2О), причем в доступной форме (К2СО3), что служит хорошим источником для нормализации баланса калия в хозяйствах.
Недостаток серы был обнаружен на легких и частично тяжелых почвах Дальнего Востока при возделывании бобовых и крестоцветных культур [12]. Наиболее перспективно внесение серы под сою в Амурской области на легких бурых лесных и аллювиальных почвах, а также на других почвах при возделывании крестоцветных на фоне полного минерального удобрения.
Систематических исследований по содержанию доступной серы в почвах Дальнего Востока не проводилось, за исключением Камчатки, где из 58 тыс. га пахотных земель большинство (73%) относится к низкообеспеченным [14]. В других регионах были проведены опыты по эффективности серных удобрений на основных типах почв. Экстраполируя результаты этих опытов на ареалы основных типов почв, можно сделать предварительное заключение о том, что около 40% пахотных угодий Дальнего Востока относятся к почвам с недостаточным содержанием подвижных форм серы.
Для компенсации выноса этого элемента возделываемыми культурами, несмотря на отсутствие залежей самородной серы (за исключением Курильских островов, в частности о. Итуруп), на Дальнем Востоке достаточно резервов серосодержащих отходов и материалов, пригодных для внесения в качестве серных удобрений. В первую очередь это отходы борного производства в виде борогипса городов Дальнегорска и Комсомольска-на-Амуре, где их скопилось около 10 млн т. Эти отходы следует считать перспективными, тем более что кроме серы в них содержится бор, ареал применения которого практически совпадает с таковым у серы, а также кальций и магний, которые способствуют если не нейтрализации почвенной среды, то, во всяком случае, вносят свою лепту в оптимизацию соотношения питательных элементов в почвенном растворе и в компенсацию их выноса из почв. Кроме борогипса следует упомянуть
угольную пыль и окисленные угли, непригодные для сжигания. В них содержится от 2 до 10% серы и до 75% углерода, а также некоторые микроэлементы.
Из применяемых в сельском хозяйстве микроудобрений важное значение для Дальнего Востока имеют молибденовые (под сою и другие бобовые культуры на всех типах почв), борные (под пропашные и овощные культуры на легких почвах) и медные (на торфянистых почвах, в первую очередь, под злаковые культуры). Другие микроэлементы пока практического значения не имеют.
Для компенсации выноса названных микроэлементов Дальний Восток располагает достаточными минеральными ресурсами. Запасы молибденовых руд разведаны и разрабатываются в Приморском и Хабаровском краях, Читинской области и Забайкалье. Имеются значительные запасы полиметаллических руд. При внесении микроэлементов необходимо помнить, что их применение в виде чистых солей (молибдата аммония, медного купороса или борной кислоты) бывает вполне рентабельным из-за незначительных доз [1, 8, 9].
Такова ситуация с возможностями компенсации выноса питательных элементов на Дальнем Востоке. Мы не рассматриваем в данной статье круговорот кальция и магния, т.к. это связано с известкованием почв, но напомним, что запасов карбонатных пород, отходов, содержащих кальций и магний, в нашем регионе вполне достаточно для покрытия нужд сельского хозяйства.
Литература
1. Анспок П.И. Микроудобрения: справочная книга / П.И. Анспок. -Л.: Колос, 1978. - 272 с.
2. Байраммурадова А. Формирование фонов повышенного содержания подвижных форм микроэлементов почв / А. Байраммуратова // Тез. докл. Всесоюзн. конфер. «Проблемы повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия». Ташкент, 1990. С. 131.
3. Батурин Г.Н. Фосфориты на дне океана / Г.Н. Батурин, М.: Наука, 1978. - 237 с.
4. Беликов И.Ф. Внекорневая подкормка сои в Приморском крае / И.Ф. Беликов, П.К. Сидоренко. - Владивосток: Дальневост. кн. изд-во, 1968. - 55 с.
5. Бергер К.К. Достижения в производстве второстепенных элементов и микроудобрений / К.К. Бергер, П.Ф. Пратт // Удобрения. М.: Колос, 1965. С. 313-374.
6. Валлен К.Х. Углекислый газ в атмосфере: пер. с англ. / К.Х. Валлен, Ч. Бас, А. Бъеркстрем. - М.: Мир, 1978. - 533 с.
7. Вараксина Е.Г. Действие макро- и микроудобрений на свойства дерновоподзолистой почвы и качественные показатели урожая / Е.Г. Вараксина, М.В. Кузнецов // Тез. докл. 8 Всесоюз. съезда почвоведов. Новосибирск, 1989. С. 18.
8. Голов В.И. Содержание микроэлементов в почвах Дальнего Востока и эффективность микроудобрений. Агрохимическая характери-
стика почв СССР. Дальний Восток / В.И. Голов. - М.: Наука, 1971. -С. 152-169.
9. Голов В.И. Основные условия эффективного применения молибденовых удобрений под сою на почвах Приморья и Приамурья. Почвенные и агрохимические исследования на Дальнем Востоке /
В.И. Голов. - Владивосток: БПИ ДВФ СО АН СССР, 1970. - С. 146-155.
10. Голов В.И. Биологический круговорот серы и микроэлементов в основных агрофитоценозах Дальнего Востока. Почвы Дальнего Востока, их свойства и мелиоративное состояние / В.И. Голов. -Владивосток: БПИ ДВНЦ АН СССР, 1988. - С. 71-83.
11. Голов В.И. Микроэлементный состав. Характеристика агроземов Приморья / В.И. Голов. - Уссурийск, 2002. - С. 145-155.
12. Голов В. И. Применение борогипса в качестве серного и борного удобрения на почвах Дальнего Востока / В.И. Голов // Агрохимия. 1996. № 4. С. 68-78.
13. Голов В.И. Поступление молибдена в растения сои и его последствие при внесении молибденовых удобрений на почвах Дальнего Востока / В.И. Голов, Ю.Н. Казачков // Агрохимия. 1973. № 10. - С. 103-109.
14. Голов В.И. Содержание микроэлементов в пахотных вулканических почвах Камчатской области / В.И. Голов, С.М. Бахова // Почвоведение. 1996. № 6. С. 775-782.
15. Грицун А.Т. Микроэлементы в сельском хозяйстве Приморья /
A. Т. Грицун, Л. С. Сазонова. - Владивосток: Приморское кн. изд-во, 1963. - 39 с.
16. Грицун А.Т. Применение удобрений в Приморском крае / А.Т. Гри-цун. - Владивосток, 1964. - 440 с.
17. Гуревич ГЛ. Содержание некоторых микроэлементов во внешней среде Приморья в связи с проблемой эндемического зоба / Г.Л. Гуревич // Микроэлементы в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Улан-Удэ: 1962. № 1. С. 8-11.
18. Дудкин В. М. Основные принципы экологизации земледелия /
B.М. Дудкин, А. С. Акименко // Земледелие. 1989. № 11. С. 32-34.
19. Зырин Н.Г. Научные основы разработки предельно допустимых количеств тяжелых металлов в почвах. Доклады симпозиума 7 делегатского съезда Всесоюз. общ-ва почвоведов / Н.Г. Зырин, А.И. Обухов, С.Т. Малахов, Р.И. Первулина, В.Б. Ильин. Ташкент, 1985.
C.276-281.
20. Ильин В.Б. О борном засолении почв / В.Б. Ильин, А.П. Аникина // Почвоведение. 1974. № 1. С. 102-108.
21. Ильин В.Б. Относительные показатели загрязнения в системе почва-растение / В.Б. Ильин, М. Д. Степанова // Почвоведение. 1979. № 11.
С. 61-67.
22. Казачков Ю.Н. Бор в почвах юга Дальнего Востока и его накопление основными культурами в связи с применением борных удобрений: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / Ю.Н. Казачков. - Владивосток, 1975. - 30 с.
23. Каштанов А.Н. Сохраним и приумножим плодородие земли /
А.Н. Каштанов // Земледелие. 1999. № 3. С. 7-8.
24. Ковалев Е.В. Органическое земледелие - ответ на вызов времени / Е.В. Ковалев // Мировая экономика и международные отношения. 2005. № 9. С. 22-28.
25. Ковальский В.В. Борная биогеохимическая провинция северозападного Казахстана / В.В. Ковальский, А.В. Ананичев, И.К. Шахова // Агрохимия. 1965. № 11. С. 153-169.
26. Ковальский В.В. Биогеохимические провинции, обогащенные молибденом / В.В. Ковальский, Г.А. Яровая // Агрохимия. 1966. № 8.
С. 68-91.
27. Кудеяров В.Н. К вопросу о загрязнении природных вод соединениями азота / В.Н. Кудеяров, В.Н. Башкин //Агрохимия. 1978. № 3.
С. 19-27.
28. Логвинчук В.И. Агроэкологический мониторинг. Воспроизводство плодородия почв - важный фактор устойчивого развития региональных агросистем Дальнего Востока / В.И. Логвинчук, Л.В. Данилова. Уссурийск: 1998. С. 106-107.
29. Минеев В.Т. Экологические проблемы агрохимии: учеб. пособие /
В.Т. Минеев. - М.: Изд-во МГУ, 1988. - 285 с.
30. Неунылов Б.А. Повышение плодородия почв рисовых полей Дальнего Востока / Б.А. Неунылов. - Владивосток: Приморское кн. изд-во, 1961. - 229 с.
31. Орлов Д. С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации / Д. С. Орлов. - М.: МГУ, 1990. - 326 с.
32. Пейве Я.В. Руководство по применению микроудобрений / Я.В. Пей-ве. - М.: Изд-во с.-х. лит., 1964. - 220 с.
33. Прянишников Д.Н. Агрохимия: избранные сочинения в 3 т. / Д.Н. Прянишников. - М.: Изд-во АН СССР, 1952. - 634 с.
34. Руцкая С.И. Влияние различных фонов удобрений и молибдена на продуктивность ячменя и многолетних трав / С. И. Руцкая, Н. М. Чуб-ко // Тез. докл. 8 Всесоюз. съезда почвоведов. Новосибирск: ИПА СО АН СССР, 1989. С. 224.
35. Саматова Л. А. Разработка рациональной технологии комплексного использования техногенного и морского фосфатного сырья с применением термохимической активации: автореф. дис. . канд. техн. наук / Л. А. Саматова. - Владивосток, 1998. - 26 с.
36. Слабко Ю.И. Значение выполнения программы повышения плодородия почв в увеличении их производительной способности / Ю.И. Слабко // Воспроизводство плодородия почв. Уссурийск, 1998. С. 65-68.
37. Стоценко А.В. Состояние и проблемы мелиорации земель на Дальнем Востоке / А.В. Стоценко // Земельные ресурсы Дальнего Востока. Владивосток: Изд-во ДВНЦ, 1977. С. 44-62.
38. Уинтер X. Токсическое действие марганца как возможная причина некроза внутренних слоев коры у яблони / Х. Уинтер // Микроэлементы: пер. с англ. М.: Изд-во ИЛ, 1962. С. 170-182.
39. Ханчук А. И. Геология и полезные ископаемые Приморского края: очерк / А.И. Ханчук, В.В. Раткин, М. Д. Рязанцева. - Владивосток: Дальнаука, 1995. - 67 с.
40. Чуб А.И. Влияние внекормовых подкормок азотными удобрениями и молибденом на некоторые биохимические процессы у сои / А.И. Чуб // Внекорневая подкормка сои на Дальнем Востоке. Владивосток: БПИ ДВНЦ АН СССР, 1971. С. 88-112.
41. Шишов Л.Л. Теоретические основы и пути регулирования плодородия почв / Л.Л. Шишов, Д.П. Дурманов, И.И. Карманов, В.В. Ефремов. -М.: Агропромиздат, 1994. - 304 с.
42. Школьник Э.Л. Особенности геологического размещения фосфоритов и апатитов Дальнего Востока I Э.Л. Школьник, С. С. Зи-
мин, А.М. Ленников, Г. С. Кручин II Фосфориты Дальнего Востока. Владивосток, 1980. С. 5-14.
43. Cheng В.Т. Outllette G.J. Manganese toxicity in potatoes as affected by
various Phosforum sources I В.Т. Cheng, G.J. Outllette II Canad. J. Soil Science. 1972. V. 52, № 2. P. 274-277.
© Голов В.И., Тимофеев А.Н., 2006 г.
