CC BY
24УДК 631.4:631.821:633.63
www. nt-prom. ru
Известкование почв — основа успешного свекловодства
К.Е. СТЕКОЛЬНИКОВ, д-р с/х. наук, проф. кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет» (e-mail: soil@agrochem.vsau.ru)
Введение
Почвы были и остаются основой жизни на Земле, уникальным возобновляемым природным ресурсом, определяющим развитие региона и благополучие его народонаселения. Непонимание этого ведёт к деградации природы и общества.
Общая площадь Центрально-Чернозёмного региона России составляет 16,8 млн га, в том числе сельскохозяйственных угодий — 13,0 млн, из них пашни — 10,7 млн га. По производству зерновых и зернобобовых доля региона от российского уровня 2014 г. — 17,0 %, подсолнечника — 26,7 и сахарной свёклы - 47,3 % [2].
Современное состояние пахотных почв в России оценивается на основании данных агрохимических служб региона. Конечно, подобная характеристика для оценки состояния лучших почв страны — Центрально-Чернозёмного региона крайне недостаточна. Именно в России в конце ХХ в. зародилась наука о почвах — почвоведение. К сожалению, на сегодняшний день ей отводится незаслуженно скромное место. В нашей стране только аграрных вузов более 50, но лишь в четырёх из них остались кафедры почвоведения. Как почвовед с 45-летним стажем, утверждаю, что аграрный вуз без кафедры почвоведения — пирамида, стоящая на вершине, а это очень неустойчивое положение.
За последние 30—40 лет наши почвы остались за пределами внимания властей всех уровней. Из-за отсутствия объективных данных сегодня нет достоверной информации об их состоянии. Последние почвенные изыскания в Центрально-Чернозёмном регионе проведены в начале 90-х гг. прошлого столетия, и они были фрагментарными. Приходится констатировать, что Россия, обладая богатейшими почвенными ресурсами, не имеет банка данных о почвах практически по всем регионам. Единственная служба, которая занималась почвами — РосГИПРОЗём — уничтожена, а землепользователи не несут ответственности за их состояние. Мировой опыт говорит о необходимости наделения ответственностью тех, кто пользуется этим уникальным природным ресурсом. Так, в США, Канаде и других странах надзор осуществляется Государственной службой охраны почв. Землевладельцы и землепользователи обязаны вкладывать средства, и немалые, в сохранение плодородия почв и их охрану.
Результатом деятельности названной службы в США, к примеру, является отсутствие прогрессирующей деградации почв. И если в России в «рекордном» 2017 г. собрали 135 млн т зерновых в целом, то в США в том же году сбор только зерна кукурузы составил почти 385 млн т [1].
Контроль показателей плодородности почв
и существующие методики
Функция мониторинга состояния почв с 2003 г. возложена на агрохимическую службу России, и это привело наши почвы в катастрофическое состояние. Организации службы «работают» всего с 20-сантиметровым поверхностным слоем, в то время как почвенный профиль большинства почв России — это 100 см и более, особенно у чернозёмов. Корни зерновых культур проникают на глубину до 1,5, а у сахарной свёклы — до 3 м. Судить о состоянии почв по 20-сантиметровому слою равносильно оценке состояния кожи по эпидермису. О значении кожи для организма знает, пожалуй, каждый человек. От состояния почвы, являющейся «кожей» нашей планеты (в почвоведении употребим термин «геодерма»), зависит жизнь на Земле.
В начале 60-х гг. прошлого столетия в СССР стали широко применяться минеральные удобрения. Масштабы применения достигли пика в конце 80-х гг. Плановая экономика не предусматривала сбалансированного применения удобрений и известкования, хотя уже в то время (1960—1970 гг.) был выявлен эффект повышения кислотности почв, на которых в больших количествах применялись минеральные удобрения. Давно установлено, что этого можно избежать, если выполнять сопутствующее известкование. Однако погоня за повышением урожая свела на нет рекомендации учёных. При этом ожидаемого роста урожаев не произошло, а деградация почвы (в том числе повышение кислотности) прогрессировала. Этот факт наглядно демонстрируют данные табл. 1.
Если не принимать во внимание первую строку таблицы (обследованная площадь, по турам) картина складывается вполне благополучная: несмотря на повышение доз минеральных удобрений, доля кислых почв практически стабильна и варьирует в довольно узком пределе 23,4—29,2 %, амплитуда колебаний всего 5,8 %. Казалось бы, всё стабильно и оснований бить тревогу о состоянии лучших почв России нет, ведь
СОВРЕМЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ ТЕХ^ЛОШЯ ВЬЮОКИХ УРОЖАЕВ
В ПРОИЗВОДСТВЕ САХАРА
ттт. М-ргот. ги
Таблица 1. Площади кислых почв и динамика применения минеральных удобрений в Воронежской области [3]
Показатели Годы обследований
1966— 1970 19711975 19761980 19811985 19861990 19911995 19962000 20012005 20062010
Обследовано, тыс. га 3 122,7 - - 3 111,4 3 100,4 2 752,5 2 681,1 2 386,2 1 976,7
Внесено NPK, кг/га д.в. 33 50 66 83 124 57 19 31 51
Кислых почв, % - - - 23,4 27,8 27,9 27,3 27,1 29,2
Средневзвешенное содержание гумуса, % 5,63 5,63 5,63 5,67 5,64 5,61 5,61 5,65 -
удвоение дозы минеральных удобрений в 5-м туре по сравнению с 1-м практически не повлияло на долю площади кислых почв. Однако официальная статистика не учитывает важнейших показателей. Если в 1-м туре было обследовано 3 122,7 тыс. га пашни, то в 9-м всего 1 976,7 тыс. га, т. е. разница в 1 146 тыс га. Однако последняя величина должна не просто изумить, но и вызвать вопрос: что происходит с пашней площадью более миллиона гектаров «царя почв» — чернозёма? Площадь брошенных земель, по разным источникам, оценивается в 30—50 млн га, это больше площади пашни самых больших стран Европы — Великобритании, Германии и Франции (37,78 млн га). И если сокращение этой площади в таких странах, как США и Канада, является следствием повышения урожайности сельскохозяйственных культур, брошенные пашни в России, по моему мнению, есть результат безответственного отношения землевладельцев к уникальному природному ресурсу — почвам.
В данных, приведённых в табл. 1, стабильность площади кислых почв обусловлена не снижением их доли, а сокращением обследованной площади практически на треть. Частично стабильность площади пашни с повышенной кислотностью обусловлена и относительно низкими дозами минеральных удобрений. Но крупные агрохолдинги, заинтересованные в получении максимальной выгоды в кратчайшие строки, применяют высокие дозы минеральных удобрений без сопутствующего известкования.
Данные по средневзвешенному содержанию гумуса также не являются убедительным доказательством того, что с почвами всё обстоит благополучно. Отражённая в статистических цифрах стабильность главного показателя плодородия чернозёма обусловлена не достижениями агрохимии, а сокращением площади обследованных почв. Реальная картина значительно хуже. Из 32 районов Воронежской области только в четырёх содержание гумуса превышает 7 % [3].
Ошибки интерпретации результатов
Наиболее удивительны данные, представленные в табл. 2. В СССР были два показателя, за которые руководители хозяйств несли особую ответственность: надои на фуражную корову и урожайность сахарной свёклы. Эти показатели были своеобразной «священ-
ной коровой» советской статистики. Проанализируем данные таблицы применительно к сахарной свёкле.
Главной хлебной культуре выделяется в 3—10 раз меньше удобрений, нежели сахарной свёкле. На пике применения минеральных удобрений в 1986—1990 гг. была получена максимальная урожайность озимой пшеницы. Как видим, львиная доля удобрений выделялась именно сахарной свёкле. Казалось бы, следовало ожидать и максимальную отдачу от них на этой культуре, но результат — совершенно обратный. Пик урожаев сахарной свёклы наблюдается не в третьем туре с максимальной дозой удобрений, а в следующем — четвёртом, когда доза удобрений существенно снизилась. Секрета здесь нет. Сахарная свёкла очень чувствительна к подкислению почвы.
Как отмечалось выше, внесение минеральных удобрений способствует повышению кислотности. До конца 90-х гг. в Воронежском агрохимцентре работал проектно-сметный отдел, составлявший проекты по известкованию кислых и гипсованию солонцовых почв. В 1985 г. в этом центре под руководством начальника аналитического отдела В.Н. Романюк были разработаны рекомендации, которые потом были учтены коллективом авторов работы «Временные рекомендации по известкованию почв» [4]. Они предусматривали необходимость известкования чернозёмов при достижении величины рН солевой вытяжки ниже 5,5, гидролитической кислотности выше 3,0 мг-экв/100 г почвы и степени насыщенно-
Таблица 2. Внесение удобрений и урожай озимой пшеницы и сахарной свёклы [3]
Туры Годы обследований Озимая пшеница Сахарная свёкла
ОТК, кг/га д.в. Урожай, ц/га ОТК, кг/га д.в. Урожай, ц/га
II 1976-1978 49,5 21,6 441,1 177,0
III 1979-1985 63,2 19,5 427,8 129,3
IV 1986-1990 118,6 31,4 381,8 228,1
V 1991-1995 90,3 24,0 216,4 150,5
VI 1996-2000 37,1 20,8 87,4 145,5
VII 2001-2005 47,0 25,5 158,6 218,9
VIII 2006-2010 65,1 25,0 272,1 274,4
сти основаниями менее 90 %. Для сахарной свёклы нормативы составляли рН солевой вытяжки ниже 6,0, гидролитической кислотности выше 1,8 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями ниже 90 %, т. е. устанавливались более жёсткие нормы.
На чернозёмах внесение более 400 кг/га д.в. минеральных удобрений оказывается избыточным, особенно в условиях дефицита увлажнения. Конечно, следует отметить и то, что в 7-м и 8-м турах наблюдается своеобразная стабилизация урожаев озимой пшеницы, а по сахарной свёкле намечается рост урожайности. Объяснением этому является тот факт, что в XXI в. Россия практически полностью утратила собственное семеноводство и перешла на сорта зарубежной селекции.
Во втором десятилетии XXI в. наметилась тенденция существенного роста урожаев сахарной свёклы. В большинстве свеклосеющих хозяйств урожайность в 400 ц/га является рядовым, а в продвинутых хозяйствах нормой становится 600—800 ц/га. Хорошо это или плохо? Не секрет, что содержание сахара в корнеплодах снижается при повышении урожайности. Срабатывает так называемый эффект разбавления. Из этого следует, что при урожае 400 ц/га, но содержании сахара 22 % сбор сахара составляет 8,8 т, а с урожаем 600 ц/га и содержании сахара 16 % — 9,6 т. Но во втором случае необходимо выкопать, перевезти и переработать «лишние» 200 ц/га. Окупится ли в таком случае прибавка сбора сахара в 0,8 т?
Дефекат как химический мелиорант
Под руководством В.Н. Романюк были разработаны не только агрохимически обоснованные нормативы внесения удобрений, но и экономически выгодная технология известкования. С поля на сахарный завод доставлялась свёкла, а с сахарного завода на поля в качестве химического мелиоранта предлагалось вывозить дефекат (фильтрационный осадок, отход свеклосахарного производства). Его можно было вносить сразу либо складировать на поле, а применять позже. В Воронежской области дефекат сахарных заводов для многих хозяйств бесплатный, при этом содержание кальция в нём варьирует от 60 до 89 %.
Практическое применение
В Министерстве сельского хозяйства наконец-то обратили внимание на проблему известкования кислых почв. Но предлагаемое осуществление правильной идеи вызывает недоумение специалистов. Прежде всего, требуется экспертиза проекта химической мелиорации, стоимость которой зачастую превышает стоимость самого проекта. Далее, известковый материал необходимо сертифицировать. Здесь уместно сослаться на то, что отходный мел Россошанского химкомбината сертифицирован, при том, что в нём
- \Т)Ш<Ш
^^^ www. nt-prom. ru
может содержаться до 10 % стабильного стронция. Стронций является химическим аналогом кальция и также может применяться в качестве мелиоранта. Поступая с пищей в организм животного и человека, он замещает кальций в костях, от чего они становятся хрупкими, ломкими. Дефекат же до сих пор не сертифицирован как химический мелиорант, и эта ситуация остаётся законной.
Основным элементом, определяющим устойчивость почвы к подкислению, является кальций. Потери кальция из почвы обусловлены его выносом урожаем сельскохозяйственных культур, но главным образом — за счёт его выщелачивания атмосферными осадками, особенно кислотными. Этот процесс ускоряется внесением минеральных удобрений. При под-кислении почв существенно ухудшаются физико-химические свойства даже таких высокобуферных почв, как чернозёмы. С учётом требовательности сахарной свёклы к кислотности известкование почв при её возделывании жизненно необходимо.
Насколько эта проблема может быть решена современной агрохимической службой России? Режим, в котором она сейчас работает, не соответствует требованиям современного сельхозпроизводства. Если произвести отбор образцов почвы из одной точки утром, в полдень и вечером, мы получим результаты с большой разницей, и иногда весьма существенной. В разные туры обследования момент отбора проб может приходиться на разные периоды вегетации, к тому же разных, что обусловлено севооборотом, культур. Как сравнивать такие данные? И можно ли доверять полученным выводам и рекомендациям? Тур обследований, по определению, предполагает, что вся территория через равные промежутки времени подлежит обследованию. В действительности этого не происходит. Ежегодно Воронежский агро-химцентр обследует 300—350 тыс. га, а необходимо обследовать порядка 2 млн га, т. е. тур растягивается на 10 лет. Зададимся вопросом: как же сравнивать и оценивать такие результаты? Тем более, что итоги обследования (карты и картограммы, рекомендации) должны использоваться в хозяйстве в течение пяти лет. Как отмечалось выше, судить о состоянии почвы по её 20-сантиметровому слою нельзя — ведь это самый динамичный и наиболее подверженный влиянию слой, однако для целей мониторинга с известной долей условности использовать полученные данные можно.
Приведём конкретный пример. Показатель рН водной вытяжки по действующему стандарту определяется при соотношении «почва : раствор», равному 1 : 2,5, т. е. при влажности 250 %. Такая влажность совершенно не соответствует естественной, природной. Получаемые при этом величины рН существенно завышены, поскольку при таком разбавлении в раствор переходят и малорастворимые вещества.
СОВРЕМЕННЫЙ ИНЖИНИРИНГ В ПРОИЗВОДСТВЕ САХАРА
www.nt-prom.ru
Но агрономы хозяйств оценивают реакцию среды по этому показателю по существующей шкале.
Под сахарную свёклу, учитывая её требовательность к почвенному плодородию, выделяют лучшие земли и обязательно на ровных полях — плакорах. Допустим, землевладелец намерен по ротации севооборота разместить сахарную свёклу на поле, почва которого была агрохимически обследована пять лет назад. Насколько параметры пятилетней давности соответствуют сегодняшним, — вопрос риторический, и на них ориентироваться нельзя. Для сравнения отметим, что американские фермеры проверяют рН обязательно перед посевом и дополнительно во время вегетации не менее двух раз. При этом рН водной вытяжки они определяют в насыщенных водой почвенных пастах, при соотношении «почва : раствор», равном 0,5 : 1, т. е. при влажности 50 %. И эти данные более достоверны, чем полученные по российским стандартам. Сравнительные эксперименты, проведённые автором, показали различия в результатах 0,5—1,0 и более единиц рН.
Определение ключевых индикаторов
Приступая к известкованию почвы, достаточно определить два параметра: величину рН солевой вытяжки и гидролитическую кислотность. По величине гидролитической кислотности легко рассчитать дозу извести:
Д = 1,5 х Н,
где Д — доза извести в действующем веществе;
Нг — гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы.
Затем надо рассчитать физическую дозу с учётом содержания СаСО3 в известковом материале по формуле
Дф = Д/С х 100,
где Д — доза извести в физической массе, т/га;
С — содержание СаСО3 в известковом материале.
Учитывая требовательность сахарной свёклы к почвенному плодородию и чувствительность к повышенной кислотности, её следует размещать на полях с только нейтральной или даже слабощелочной реакцией среды. Определить необходимость в известковании можно по рекомендуемым для сахарной свёклы нормативам. Если реальные величины не соответствуют нормативам: рН солевой вытяжки ниже 6,0, гидролитическая кислотность выше 1,8 мг-экв/100 г почвы, то известкование показано, и лучшее время для его проведения — осень.
Выводы
Известкование полей под сахарную свёклу и в целях химической мелиорации почв — надёжная основа для долгосрочного успешного возделывания сахарной свёклы и устойчивого сохранения плодородия почвы. Использование дефеката в качестве мелиоранта
снижает кислотность почв и является технологически обоснованным и экономически выгодным.
В настоящее время агрохимцентры являются единственными государственными службами, осуществляющими мониторинг состояния наших почв, их важность нельзя недооценивать. Однако работу эту надо совершенствовать, а в идеале необходима единая Государственная служба охраны почв.
Список литературы
1. https://www.ers.usda.gov/data-products/feed-grains-database/feed-grains-yearbook-tables.aspx
2. Чекмарёв, П.И. Состояние почв ЦЧР и проблемы воспроизводства их плодородия / П.И. Чекмарёв // Сб. научн. докл. Всероссийской научно-прак-тич. конф., посв. Междунар. году почв. 23—24 июня 2015 г. - Каменная Степь, 2015. - С. 3-9.
3. Корчагин, В.И. Эколого-агрохимическая оценка плодородия почв Воронежской области: автореф. дис. ... канд. с/х. наук / В.И. Корчагин. — Воронеж, 2017. - 27 с.
4. Кулакова, В.П. Временные рекомендации по известкованию кислых почв в Центрально-Чернозёмном районе / В.П. Кулакова [и др.]. - Воронеж, 1986. - 63 с.
Аннотация. Длительное использование минеральных удобрений без сопутствующего известкования привело к существенному подкислению высокобуферных чернозёмов в России. Увеличене доз минеральных удобрений не сопровождалось ростом урожаев основных сельскохозяйственных культур. Внесение высоких доз (более 400 кг/га д.в.) минеральных удобрений под сахарную свёклу снижало урожаи этой культуры. В Центрально-Чернозёмном регионе были разработаны рекомендации и технология известкования почв отходом от сахарного производства -дефекатом. Учитывая высокую чувствительность сахарной свёклы к повышенной кислотности, автор рекомендует размещать её только по известкованному фону, используя дефекат в качестве мелиоранта для повышения экономической эффективности сахарного производства. Ключевые слова: применение минеральных удобрений, деградация, химическая мелиорация, подкисление чернозёмов, сахарная свёкла, кислотность, известкование чернозёмов.
Summary. Long-term use of mineral fertilizers without liming resulted in acidification of high-buffer black soil in Russia. An increase in the dosage of mineral fertilizers was not accompanied by an increase in yields of main agricultural crops. The application of high doses (more than 400 kg / ha) of mineral fertilizers to sugar beets reduced the yields of this crop. In the Central Black Soil region, recommendations and a technology for liming soil from sugar production - defecation were developed. Given the high sensitivity of sugar beets to high acidity, the author recommends placing it only over a lime background, using a defect as an improver to increase the economic efficiency of sugar production.
Keywords: use of mineral fertilizers, degradation, chemical amelioration, acidification of chernozem, sugar beet, acidity, liming of black soil (chernozem).
См. также стр. 5 Э
