Изменение свойств выщелоченных черноземов под влиянием сельскохозяйственного использования Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

4. Важенин И.Г., Белякова В.И. Агрохимическая характеристика почв / Агрохимические работы в Калининградской области. - М.: Изд-во АН СССР. - С. 40-70.

5. Завалишин А.А., Надеждин Б.В. Почвенный покров Калининградской области / Почвы Калининградской области. - М.: Наука, 1961. - С. 5-130.

6. Панасин В.И. Агрохимические свойства почв Калининградской области и применение удобрений. - Калининград, 1974. - 272 с.

7. Анциферова О.А. Валовой фосфор в почвообразую-щих породах и почвах западной части Калининградской области // Агрохимический вестник, 2014, № 2. - С. 11-13.

8. Панасин В.И., Слобожанинова В.Д., Чашкина А.В. Применение удобрений в Калининградской области. -Калининград, 1997. - 130 с.

9. Панасин В.И., Рымаренко Д.А. Анализ динамики кислотности почв сельскохозяйственных угодий Калининградской области // Агрохимический вестник, 2014, № 5. - С. 15-18.

10. Чумаченко И.Н., Сушеница Б.А. Фосфор и воспроизводство плодородия почв // Агрохимический вестник, 2001, № 1. - С. 28-31.

11. Панасин В.И., Слобожанинова В.Д. Агрохимические основы известкования кислых почв Калининградской области. Часть 1. - Калининград: Калининградский государственный университет, 2003. - 144 с.

12. Панасин В.И., Рымаренко Д.А. Гумус и плодородие почв Калининградской области. - Калининград: Изд-во КГУ, 2004. - 220 с.

УДК 631:445.4:005.584.1 (470.345)

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

1В.И. Каргин, д.с.-х.н., 2М.М. Гераськин, к.э.н., 3Г.Г. Брагин, к.с.-х.н.

1 Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, e-mail: [email protected] 2Государственный университет по землеустройству, e-mail: [email protected] 3Государственный центр агрохимической службы «Мордовский», e-mail: agrohim_13@ mail.ru

На основе наблюдений выявлены тенденции и закономерности в изменении агрохимических показателей черноземов выщелоченных. За 18 лет содержание гумуса в пахотном слое снизилось на 4,0-22,8%. Минерализация гумуса наиболее интенсивно протекала в подпахотном слое почвы, где потери гумуса по сравнению с исходным содержанием составили 1,46-2,96% в год. Включение многолетних трав в течение 2-3 лет не предотвращало потери гумуса. За исследуемый период произошло подкисление реакции почвенного раствора на 0,2-0,8 ед., снижение содержания поглощенных оснований в слое 0-100 см на 3,0-8,2 мг-экв/100 г. Полученные результаты необходимо использовать в освоении проектов внутрихозяйственного землеустройства.

Ключевые слова: чернозем выщелоченный, агрохимические свойства, проекты внутрихозяйственного землеустройства.

CHANGES OF LEACHED CHERNOZEMS PROPERTIES UNDER INFLUENCE OF AGRICULTURAL USE

1Dr. Sci. V.I. Kargin, 2PhD. M.M. Geraskin, 3PhD. G.G. Bragin

1The Mordovian State University named after N.P. Ogarev, e-mail: [email protected] 2State University on land management, e-mail: [email protected] 3State center of agrochemical service «Mordovsky», e-mail: agrohim_13@ mail.ru

Tendencies and regularities in change of agrochemical parameters of leached chernozem are revealed on the basis of the made observations. It is revealed that during 18 year period humus concentration in arable layer decreased by 4,0-22,8% to the initial contents. The humus mineralization most intensively proceeded in 50-100 cm layer of a soil profile where humus losses in compare with the initial made 1,46-2,96% a year. Introduction of perennial herbs within 2-3 years doesn't prevent humus losses. There was an acidulation of soil solution reaction to 0,2-0,8 units, decrease in the absorbed bases content in 0-100 cm layer on 3,0-8,2 mg-eq/100 g during studied period. Results of researches require it's usage for land management.

Keywords: leached chernozem, agrochemical properties, projects of intraeconomic land management.

Изменения свойств и плодородия черноземов в результате их длительного земледельческого использования могут быть неоднозначными, что определяется сбалансированностью продукционного и культурного почвообразовательного процесса. Под влиянием антропогенной деятельности может происходить как увеличение, так и снижение почвенного плодородия [1, 2]. В условиях активного агротехнологического воздействия на природные комплексы возрастает значимость постоянного слежения за изменениями свойств почвы [3-8], которое нужно проводить, сопоставляя изучаемые объекты с их аналогами.

Цель исследований - оценка агрохимических свойств метрового слоя черноземов выщелоченных в процессе их сельскохозяйственного использования. В качестве эталона, по отношению к которому оценивали состояние почвенного покрова, использовали исходные параметры свойств черноземов выщелоченных.

Объектом исследования были черноземы выщелоченные Республики Мордовия, где на постоянных площадках расположены реперные участки (РУ), имеющие государственный статус и которые в максимальной мере отражают уровни антропогенных нагрузок. Наблюдения проводили в 19942012 гг. Топографическая привязка реперных участков (РУ), возделываемые культуры и вносимые удобрения представлены в таблице 1.

РУ 5. Октябрьский район, пос. Николаевка (1994 г.), площадь 46,0 га Почва - чернозем выщелоченный глинистый. Содержание физической глины в пахотном слое 58,0%. Глубина залегания грунтовых вод - 1,31 м.

РУ 8. Октябрьский, ГУП РМ «Тепличное» (1994), площадь - 29,0 га. Чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Содержание физической гли-

ны в пахотном слое 54,1%. Глубина залегания грунтовых вод - 1,61 м. Наблюдения проводились в 1994-2013 гг. Государственным центром агрохимической службы «Мордовский», которые использованы при подготовке статьи [11].

РУ 12. Лямбирский район, ООО «Черемишев-ское» (1994 г.), площадь - 70,0 га. Почва - чернозем выщелоченный, тяжелосуглинистый. Содержание физической глины в пахотном слое 46,6%. Глубина залегания грунтовых вод - 1,7 м.

РУ 21. Чамзинский район, ООО «Сабурмачкас-ское» (1994), площадь - 112 га. Почва - чернозем выщелоченный. Содержание физической глины -48,7%. Глубина залегания грунтовых вод - 1,63 м.

РУ 22. Ромодановский район, ТНВ «КЗС и К» (1994 г.), площадь - 57,0 га. Почва - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Содержание физической глины - 55,9%, глубина залегания грунтовых вод - 1,6 м.

Отбор проб почвы проводили ежегодно весной до начала полевых работ. Реперный участок (независимо от площади) разбивали на 4 элементарных участка, каждый из которых характеризовался средней пробой, состоящей не менее чем из 20 точечных. Пробы отбирали на глубину пахотного слоя. В 1999 и 2012 гг. почвенные образцы для агрохимических исследований отбирали до 1 м, через каждые 20 см.

В почвенных и растительных образцах исследовали: гумус методом Тюрина с фотометрическим окончанием; подвижный фосфор и калий методом Кирсанова в модификации ЦИНАО с фотометрическим окончанием; гидролитическую кислотность методом Каппена в модификации ЦИНАО; обменный кальций, магний методами ЦИНАО; фосфор в растениях (ГОСТ 26659-97); калий пламенно-фотометрическим методом.

1. Топографическая привязка реперных участков, возделываемые культуры __и вносимые удобрения за годы наблюдений _

Район, населенный Географические Высеваемые культуры (число лет) Вносимые удобрения,

пункт, № РУ координаты кг/га д.в. в год

широта долгота азотные фосфорные калий-лий-ные всего

Октябрьский, п. Николаевка, РУ 5* 54010' 45015' Зерновые (10 лет), кукуруза (4), многолетние гравы (5), чистый пар (1 год) 38,7 26,6 27,2 92,5

Октябрьский, ГУП «Тепличное», РУ 8* 54010 45015' Зерновые (17 лет), однолетние травы (2), картофель (1 год) 23,1 23,2 16,4 62,7

Лямбирский, с. Лямбирь, РУ 12 54015 45007' Зерновые (15 лет), чистый пар (3), однолетние травы (2 года) 16,3 11,1 11,1 38,6

Чамзинский, с. Сабур-Мачкасы, РУ 21** 54023 45045' Зерновые (13 лет), сахарная свекла (1), кукуруза (2), многолетние травы (2), однолетние травы (1), чистый пар (1) 34,1 23,5 24,0 81,6

Ромодановский, с. М. Чуфарово, РУ 22* 54030 45025' Зерновые (13 лет), чистый пар (3), многолетние травы (3), кукуруза (1 год) 23,1 15,8 12,7 51,6

* РУ заложены в 1994 г.; ** на РУ 21 навоз вносили в 1997 г. под озимую пшеницу в дозе 40 т/га.

Результаты и обсуждение. Изменения содержания гумуса при сельскохозяйственном использовании черноземов могут иметь различные направления в зависимости от вида и интенсивности воздействия, а также от климатических условий.

При возделывании только зерновых культур без применения органических удобрений процесс минерализации гумуса охватывает весь аккумулятивный горизонт. Происходит значительное обеднение метрового слоя почвы гумусом. Включение многолетних трав 2-3 года не предотвращает потери гумуса.

В регулировании плодородия почв важное значение имеет содержание поглощенных оснований, особенно Са, М§. В наших исследованиях содержание их в верхнем слое почвы было высоким и длительное использование почвы слабо влияло на этот показатель. Обращает на себя внимание высокая вариабельность рассматриваемой характеристики по годам, что может быть связано с существенным антропогенным воздействием. В слое почвы 0-100 см содержание поглощенных оснований снижалось на всех участках по сравнению с фоновыми показателями на 11,6-43,4%, или на 3,0-8,2 мг-экв/100 г (табл. 2). Уменьшение содержания обменных оснований кальция при длительном сельскохозяйственном использовании связано с условиями увлажнения и выносом надземной биомас-

сой. В потерях Са, Mg определенную роль играет пульсирующее передвижение почвенной влаги с растворенными солями и выпадением осадков вниз, с иссушением почв вверх.

Содержание подвижных форм фосфора варьирует в широких пределах: максимальное количество наблюдалось в ООО «Сабурмачкасское», а минимальное - в ТНВ «КЗС и К» Ромодановского района. В процессе сельскохозяйственного использования произошло перераспределение подвижного фосфора в почвенном профиле. Если при закладке РУ отмечалось повышенное его содержание с глубиной, то в процессе сельскохозяйственного использования в нижних слоях произошло снижение его, при одновременном увеличении в верхних. Выявлено, что на РУ 5 и 8 содержание подвижного фосфора в метровом слое почвы снизилось на 16,640,4%, а на других РУ - увеличилось, что связано с дозами удобрений. Расчет запасов легкодоступного фосфора в профиле почвы показал, что больше всего его накапливалось в верхнем слое.

Минимальное содержание калия выявлено в почвах ООО «Черемишевское» Лямбирского района, а максимальное - в почвах ООО «Сабурмач-касское» Чамзинского района. Определение подвижных форм калия в почвенном профиле свидетельствует, что в условиях недостаточного внесения калийных удобрений происходят глубокие из-

2. Изменение агрохимических свойств в метровом слое почвы

№ РУ Слой почвы, см PHкa Обменный Ca, мг-экв/100 г Обменный Mg, мг-экв/100 г Подвижный фосфор, мг/кг Подвижный калий, мг/кг

1999 г. 2012 г. 1999 г. 2012 г. 1999 г. 2012 г. 1999 г. 2012 г. 1999 г. 2012 г.

РУ 5 0-20 6,4 5,1 25,3 19,6 4,3 4,1 256 296 160 74

21-40 6,4 5,0 21,7 18,3 4,5 4,0 201 159 130 78

40-60 - 4,9 22,8 21,2 4,4 4,5 179 143 124 88

61-80 - 4,9 22,8 17,7 4,8 4,5 153 114 130 86

81-100 - 4,9 22,4 18,9 4,8 4,7 126 72 131 94

РУ 8 0-20 6,5 6,6 21,5 16,0 5,3 4,8 256 211 160 184

21-40 5,5 6,2 20,2 12,1 4,9 5,3 204 172 121 91

40-60 5,4 5,9 21,0 12,1 5,3 5,6 158 61 165 99

61-80 5,4 5,9 21,4 11,4 5,2 5,1 80 61 157 98

81-100 6,5 5,9 20,0 12,6 5,6 5,6 103 67 117 95

РУ 12 0-20 6,0 6,8 23,0 13,6 4,7 3,4 196 239 152 401

21-40 5,7 6,0 19,3 12,0 4,3 4,0 186 423 126 442

40-60 5,6 6,4 22,6 22,3 4,4 3,5 156 244 82 373

61-80 5,6 5,8 24,6 21,8 4,7 4,0 125 170 92 248

81-100 5,6 6,8 24,0 18,3 6,3 3,1 123 148 95 165

РУ 21 0-20 7,1 6,8 28,7 26,4 6,5 3,2 409 491 567 336

21-40 7,1 6,9 28,3 22,7 4,6 4,0 340 452 394 499

40-60 7,0 7,1 29,8 20,4 5,9 3,9 374 451 231 478

61-80 7,0 7,2 32,5 24,5 3,5 4,3 300 154 161 203

81-100 7,0 7,3 30,6 21,3 4,4 3,2 244 204 194 229

РУ 22 0-20 5,3 5,8 22,3 22,4 4,3 4,5 139 179 157 153

21-40 5,3 5,6 24,1 21,3 4,6 4,3 114 83 108 84

40-60 5,3 5,6 25,3 21,6 4,1 4,0 93 92 111 82

61-80 5,6 5,5 25,9 20,0 4,0 4,0 98 113 107 82

81-100 5,5 6,4 25,5 22,7 4,0 4,1 103 128 100 85

3. Изменение запасов гумуса в процессе

менения в почвенном профиле по отношению к этому элементу. Установлено устойчивое снижение содержания подвижного калия до глубины 140 см, это связано с недостаточным обеспечением калием растений и ведет к выносу этого элемента из глубоких слоев.

Снижение запасов гумуса отмечено в метровом слое почвы (табл. 3). Его минерализация на всех участках интенсивно протекала в 50-100 см слое. Если в слое 0-50 см годовые потери гумуса по сравнению с исходным составили 0,59-1,87%, то в слое 50-100 см - 1,46-2,96%. На РУ 5, где поле в течение трех лет находилось под многолетними травами, снижение запасов гумуса составило 20,1%, то в ГУП «Тепличное» (РУ 8), где высевали в основном зерновые культуры, снижение гумуса составило 24,79%.

В структуре выращиваемых культур преобладали зерновые, на их долю приходилось более половины получаемой продукции. Данная группа представлена ячменем, яровой и озимой пшеницей. Учитывая, что на различных РУ возделывали неодинаковые культуры, то для получения сравнимых результатов урожайные данные были переведены в зерновые единицы (табл. 4). Урожайность в целом соответст-

вовала урожайности, получаемой в среднем по Республике Мордовия, что связано с большим природным потенциалом черноземных почв. Их благоприятные агрохимические свойства даже на фоне отсутствия органических удобрений и низкой насыщенности минеральными удобрениями позволяют получать относительно высокие урожаи (табл. 4). Наиболее высокий урожай получен на РУ 5, 8 и 21 (2,61-2,93 т/га зерн. ед.), где вносили минеральные удобрения, самый низкий получен на РУ 22 в 1995-1998 гг. при полном отсутствии применения удобрений. Существенное влияние на величину урожая оказывали погодные условия. Об этом свидетельствует высокий коэффициент вариации урожая, который составлял 23,748,4%.

Таким образом, для повышения эффективности использования черноземов выщелоченных необходимо использовать результаты исследований в землеустройстве при организации территории сельскохозяйственных предприятий и крестьянских (фермерских) хозяйств. В проектах внутрихозяйственного землеустройства необходимо предусматривать проведение расчетов по применению оптимальных доз органических и минеральных удобрений под возделываемые культуры в севооборотах, исходя из тенденции и закономерности в изменении агрохимических свойств почв.

Литература

1. Муха В.Д. Основные характеристики культурной эволюции почв // Естественная и антропогенная эволюция почв. - Пущино, 1988. - С. 100-107.

2. Ковда В.А. Патология почв и охрана биосферы планеты (препринт). - Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1989. - 35 с.

3. Игонов И.И., Каргин И.Ф. Динамика содержания тяжелых металлов в процессе длительного использования пашни // Агрохимический вестник, 2012, № 4. - С. 31-33.

4. Geraskin M.M., Kargin V.I., Kargin I.F. Anthropogenic complex development in modern cropping systems in central Volga region based on agrolandscape land management // Life Science Journal, 2014, № 11 (9). - Р. 374-376.

5. Зайдельман Ф.Р. Деградация почв как результат антропогенной трансформации их водного режима и защитные мероприятия // Почвоведение, 2009, № 1. - С. 93-105.

6. Гераськин М.М., Каргин Ю.И., Каргин И.Ф. Функционирование антропогенных комплексов в современных системах земледелия // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 2014, № 2. - С. 50-52.

7. Соколов М.С., Марченко А.И. Экологический мониторинг здоровья почвы в системе «ОВОС» (Методология выбора критериев оценки) // Агрохимия, 2013, № 3. - С. 3-18.

8. Галеева Л.П. Изменение свойств черноземов выщелоченных северной лесостепи при различном сельскохозяйственном использовании // Почвоведение, 2012, № 2. - С. 236-249.

длительного использования пашни

Реперный участок Годы Запасы гумуса в слоях, т/га

0-50 см 50-100 см 0-100 см

Октябрьский р-н, п. Николаев-ка, РУ 5 1999 423,4 262,5 685,9

2012 359,7 188,3 548,0

Изменение -63,7 -74,2 -137,9

Октябрьский р-н, ГУП «Тепличное», РУ 8 1994 417,8 293,7 711,5

2012 370,6 164,5 535,1

Изменение -47,2 -129,2 -176,4

Лямбирский р-н, с. Лямбирь, РУ 12 1999 428,4 382,7 811,1

2012 319,5 304,6 624,1

Изменение -108,9 -78,1 -187,0

Чамзинский р-н, ООО Сабурмач-каское, РУ 21 1999 345,4 248,4 593,8

2012 254,8 145,3 400,1

Изменение -90,6 -103,1 -193,7

4. Динамика урожайности

№ РУ Урожай, т/га по периодам:

1995-1998 гг. 1999-2003 гг. 2004-2008 гг. 2009-2012 гг.

РУ 5 1,29-4,50 3,36±0,57 1,24-5,27 2,56±0,77 2,25-3,58 3,09±0,29 2,01-3,76 2,71±0,40

РУ 8 1,26-3,07 2,08±0,33 1,62-2,85 2,21±0,20 2,33-4,96 3,37±0,50 2,04-3,61 2,82±0,43

РУ 12 1,62-2,91 2,44±0,29 1,60-3,48 2,39±0,41 1,65-2,76 2,30±0,20 2,08-3,38 2,74±0,38

РУ 21 1,53-4,60 3,28±0,53 0,85-3,87 2,01±0,58 1,82-3,38 2,71±0,30 1,88-3,73 2,78±0,53

РУ 22 0,85-1,97 1,41±0,29 1,68-4,91 3,31±0,66 1,97-3,12 2,46±0,24 1,44-4,25 2,46±0,90

Примечание: в числителе - интервал колебаний, в знаменателе - среднее арифметическое, + среднее отклонение