Научная статья на тему 'К вопросу оценки динамики кислотности пахотных почв ЦЧР'

К вопросу оценки динамики кислотности пахотных почв ЦЧР Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
116
42
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ / ПАХОТНЫЕ ПОЧВЫ / ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / КИСЛОТНОСТЬ ПОЧВ / ПОТЕРИ ОСНОВАНИЙ / CLIMATIC CONDITIONS / ARABLE SOILS / PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES / SOIL ACIDITY / BASE LOSS

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Чуян О. Г.

Цель исследований установление количественной зависимости динамики изменения кислотно-основных свойств пахотных почв от климатических и агротехнических факторов в условиях Центрального Черноземья для совершенствования мониторинга плодородия. Для определения общих закономерностей формирования и распространения кислых почв использовали данные VII-VIII туров (2000-2009 гг.) почвенно-агрохимического обследования пахотных земель в Центральном Черноземье (Курская, Белгородская, Воронежская, Липецкая и Тамбовская области). Анализ длительной динамики физикохимических свойств чернозема типичного проводили в многофакторном полевом опыте (Медвенский район Курской области) в 1985-2017 гг. Климатические условия оценивали по количеству осадков, температуре воздуха, сумме активных температур, разнице осадков и испарения. Результаты корреляционно-регрессионного анализа свидетельствуют, что кислотность почв в наибольшей мере зависит от расчетных климатических параметров разницы осадков и испаряемости (47 %), а также промываемости (56 %). Расчетные величины промываемости почв для Курской, Белгородской, Воронежской, Липецкой и Тамбовской областей в среднем составляют 70, 48, 33, 60 и 44 мм, а вымывание СаСО3 из почв 200, 159, 111, 148 и 120 кг/га в год соответственно. Зависимость кислотности почв (рНкс|) от промываемости имеетлогарифмическую форму и характеризуется по отдельным областям коэффициентом детерминации (R2) от 0,36 до 0,73. В условиях длительного полевого эксперимента валовое содержание и запасы кальция были на 80 % обусловлены местоположением в рельефе и на 15 % связаны с интенсивностью применения минеральных удобрений. Потери кальция от минеральных удобрений составляли 1,2 кг СаСО3 на 1 кг д.в. NPK. При этом кислотность почв на 74 % сопряжена с валовым содержанием кальция в ее минеральной части. Динамика кислотности связана с гидротермическими условиями, антропогенными воздействиями и зависит от буферности почв

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Assessment of the Acidity Dynamics of Arable Soils in the Central Chernozem Region

The purpose of the study was to establish a quantitative dependence of the dynamics and distribution of acid-base properties of arable soils on climatic and agrotechnical factors under conditions of the Central Chernozem region to improve monitoring of fertility. To determine the general patterns of the formation and distribution of acidic soils, we used data from the 7th and 8th cycles (2000-2009) of the soil-agrochemical survey of arable land in the Central Chernozem Region (Kursk, Belgorod, Voronezh, Lipetsk, and Tambov regions). In 1985-2017, the long-term dynamics of the physicochemical properties of typical chernozem was analyzed in a multivariate field experiment (Medvensky district, Kursk region). Climatic conditions were estimated by the amount of precipitation, air temperature, sum of active temperatures, difference in precipitation and evaporation. The results of correlation and regression analysis indicated that the acidity of soils depended above all on the calculated climatic parameters: the difference in precipitation and evaporation (47%), as well as washability (56%). The average calculated soil washability values for Kursk, Belgorod, Voronezh, Lipetsk and Tambov regions were 70 mm, 48 mm, 33 mm, 60 mm, and 44 mm, whereas the values of washing CaCO3 from soils were 200 kg/ha, 159 kg/ha, 111 kg/ha, 148 kg/ha, and 120 kg/ha per year, respectively. The dependence of soil acidity (pH(KCl)) on washability was logarithmic and, in some regions, was characterized by the determination coefficient (R2) from 0.36 to 0.73. A long-term field experiment showed that in the gross content and reserves of calcium, the share of influence of the location in the relief was 80%, whereas the share of influence of the intensity of the use of mineral fertilizers was 15%. Loss of calcium due to the use of mineral fertilizers was 1.2 kg of CaCO3 per 1 kg of NPK. At the same time, the share of influence of gross calcium content in the mineral part of soils on soil acidity was 74%. The dynamics of acidity was associated with hydrothermal conditions, anthropogenic effects and depended on soil buffering.

Текст научной работы на тему «К вопросу оценки динамики кислотности пахотных почв ЦЧР»

DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11201 УДК 631.415.1:631.51

к вопросу оценки динамики кислотности пахотных почв ЦЧр

о. Г. чуян

Курский федеральный аграрный научный центр, ул. Карла Маркса, 70 б, Курск, 305021, Российская Федерация

резюме. Цель исследований - установление количественной зависимости динамики изменения кислотно-основных свойств пахотных почв от климатических и агротехнических факторов в условиях Центрального Черноземья для совершенствования мониторинга плодородия. Для определения общих закономерностей формирования и распространения кислых почв использовали данные VII—VIII туров (2000-2009 гг.) почвенно-агрохимического обследования пахотных земель в Центральном Черноземье (Курская, Белгородская, Воронежская, Липецкая и Тамбовская области). Анализ длительной динамики физико-химических свойств чернозема типичного проводили в многофакторном полевом опыте (Медвенский район Курской области) в 1985—2017 гг. Климатические условия оценивали по количеству осадков, температуре воздуха, сумме активных температур, разнице осадков и испарения. Результаты корреляционно-регрессионного анализа свидетельствуют, что кислотность почв в наибольшей мере зависит от расчетных климатических параметров — разницы осадков и испаряемости (47 %), а также про-мываемости (56 %). Расчетные величины промываемости почв для Курской, Белгородской, Воронежской, Липецкой и Тамбовской областей в среднем составляют 70, 48, 33, 60 и 44 мм, а вымывание СаСО3 из почв — 200, 159, 111, 148 и 120 кг/га в год соответственно. Зависимость кислотности почв (рНкс|) от промываемости имеет логарифмическую форму и характеризуется по отдельным областям коэффициентом детерминации (R2) от 0,36 до 0,73. В условиях длительного полевого эксперимента валовое содержание и запасы кальция были на 80 % обусловлены местоположением в рельефе и на 15 % связаны с интенсивностью применения минеральных удобрений. Потери кальция от минеральных удобрений составляли 1,2 кг СаСО3 на 1 кг д.в. NPK. При этом кислотность почв на 74 % сопряжена с валовым содержанием кальция в ее минеральной части. Динамика кислотности связана с гидротермическими условиями, антропогенными воздействиями и зависит от буферности почв.-ключевые слова: климатические условия, пахотные почвы, физико-химические свойства, кислотность почв, потери оснований. Сведения об авторах: Чуян О. Г., доктор биологических наук, зав. лабораторией (e-mail: agrochemgis@mail.ru). для цитирования: Чуян О.Г. К вопросу оценки динамики кислотности пахотных почв ЦЧР // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 12. С. 5—9. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11201.

Assessment of the Acidity Dynamics of Arable Soils in the Central Chernozem Region

O. G. Chuyan

Kursk Federal Agrarian Scientific Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation

Abstract. The purpose of the study was to establish a quantitative dependence of the dynamics and distribution of acid-base properties of arable soils on climatic and agrotechnical factors under conditions of the Central Chernozem region to improve monitoring of fertility. To determine the general patterns of the formation and distribution of acidic soils, we used data from the 7th and 8th cycles (2000—2009) of the soil-agrochemical survey of arable land in the Central Chernozem Region (Kursk, Belgorod, Voronezh, Lipetsk, and Tambov regions). In 1985—2017, the long-term dynamics of the physicochemical properties of typical chernozem was analyzed in a multivariate field experiment (Medvensky district, Kursk region). Climatic conditions were estimated by the amount of precipitation, air temperature, sum of active temperatures, difference in precipitation and evaporation. The results of correlation and regression analysis indicated that the acidity of soils depended above all on the calculated climatic parameters: the difference in precipitation and evaporation (47%), as well as washability (56%). The average calculated soil washability values for Kursk, Belgorod, Voronezh, Lipetsk and Tambov regions were 70 mm, 48 mm, 33 mm, 60 mm, and 44 mm, whereas the values of washing CaCO3 from soils were 200 kg/ha, 159 kg/ha, 111 kg/ha, 148 kg/ha, and 120 kg/ha per year, respectively. The dependence of soil acidity (pH(KCl)) on washability was logarithmic and, in some regions, was characterized by the determination coefficient (R2) from 0.36 to 0.73. A long-term field experiment showed that in the gross content and reserves of calcium, the share of influence of the location in the relief was 80%, whereas the share of influence of the intensity of the use of mineral fertilizers was 15%. Loss of calcium due to the use of mineral fertilizers was 1.2 kg of CaCO3 per 1 kg of NPK. At the same time, the share of influence of gross calcium content in the mineral part of soils on soil acidity was 74%. The dynamics of acidity was associated with hydrothermal conditions, anthropogenic effects and depended on soil buffering. Keywords: climatic conditions; arable soils; physicochemical properties; soil acidity; base loss. Author Details: O. G. Chuyan, D. Sc. (Biol.), head of laboratory (E-mail: agrochemgis@mail.ru).

For citation: Chuyan O. G. Assessment of the Acidity Dynamics of Arable Soils in the Central Chernozem Region. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2019. Vol. 33. No. 12. Pp. 5—9 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11201.

Плодородие почвы во многом определяют ее физико-химические свойства. Реакцию почвенной среды по совокупности системных связей относят к ведущим свойствам. От нее зависит направленность и интенсивность течения практически всех почвенных процессов, обеспечивающих азотный, фосфорный, калийный режимы, а также доступность питательных веществ, в том числе микроэлементов. Несмотря на то, что черноземные почвы ЦентральноЧерноземного региона (ЦЧР), занимающие 70,7 % его территории, относятся к числу самых плодородных в России, они, в то же время, в значительной мере подвержены различным видам деградации. На сегодняшний день почвенный покров областей Центрального Черноземья характеризуется высокой долей кислых почв.

В Белгородской области величина этого показателя составляет 44,3 %, в Воронежской - 28,2 %, в Курской - 68,0 %, в Липецкой - 73,8 %, в Тамбовской - 76,0 %. Начиная с первых туров агрохимического обследования (1964-1970 гг.) их количество в наибольшей степени увеличилось в Тамбовской (на 30,4 %), Белгородской (на 21,5 %) и Курской (на 6,2 %) областях [1, 2].

Известно, что в основе физико-географического районирования территорий лежит система взаимоотношений почв с факторами почвообразования, среди которых климатическим условиям отводят ведущую роль. При этом наибольшее влияние на формирование профиля оказывает разница между поступлением осадков и испаряемостью [3, 4]. К факторам подкисления пахотных почв относят про- 5

цессы протонирования почвенной среды, связанные с жизнедеятельностью растений и микроорганизмов, окислительно-востановительные реакции, применение физиологически кислых минеральных удобрений, а также потери щелочноземельных элементов в результате выноса с урожаем сельскохозяйственных культур и выщелачивания с поверхностным, внутрипочвенным и грунтовым стоком [5]. Факторы антропогенного влияния ослабляют или усиливают естественные процессы, которые, тем не менее, остаются доминирующими. Поскольку полный сток - один из основных специфических факторов эволюции почв, оказывающих прямое и независимое воздействие, то наблюдаемые тренды изменения климатических условий [6, 7] способны смещать и динамические равновесия в почвах.

Самые необходимые элементы мониторинга пахотных почв - оценка возможных изменений их кислотности в процессе интенсификации сельскохозяйственного использования и разработка систем поддержки принятия решений по регулированию хозяйственной деятельности и управлению почвенным плодородием.

Цель исследований - установление количественной зависимости динамики изменения кислотно-основных свойств пахотных почв от климатических и агротехнических факторов в условиях Центрального Черноземья для совершенствования мониторинга их плодородия.

условия, материалы и методы. Исследования выполняли путем системного анализа сопряженного комплекса агроклиматических и почвенных параметров. Общий характер распространения кислых почв, в связи с длительным влиянием различного климатического фона, оценивали по средневзвешенным показателям кислотности пахотных почв для территорий административных районов Курской (п=28 районов), Белгородской (п=18), Воронежской (п=32), Липецкой (п=18) и Тамбовской (п=23 района) областей Центрального Черноземья. В работе использовали данные VN-VШ туров почвенно-агрохимического обследования (2000-2009 гг.). Гидротермические условия учитывали по количеству осадков, средней температуре воздуха и сумме активных температур за 1960-2000 гг.

Анализ длительной динамики физико-химических свойств почвы проводили в 1985-2017 гг. в многофакторном полевом опыте (МФПО) в ФБГНУ «Курский ФАНЦ» ВНИИЗиЗПЭ (Медвенский район Курской области). Почва - чернозем типичный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке. Схема МФПО по моделированию систем земледелия включала следующие составляющие: элементы рельефа (водораздельное плато, склоны северной и южной экспозиции), севообороты (зернопаропропашной, зернотравянопропашной, зер-нотравяной), удобрения (одинарная доза - ^2_35Р37К40 кг д.в. на 1 га севооборотной площади). Размер делянок - 100.. .200 м2, повторность 2-х кратная. В состав севооборотов входили сахарная свекла (с 4 ротации кукуруза), ячмень, чистый пар, озимая пшеница, многолетние травы. Свойства почв до 2004 г. контролировали в конце каждой ротации (озимая пшеница), с 2006 г. - ежегодно. В исходном состоянии почва водораздельного плато характеризовалась содержанием гумуса 6,31 %, рНКС| 6,0 ед., суммой обменных оснований - 28,9 мг-экв./100 г почвы, склона северной экспозиции - 5,33 %, 5,5 ед. и 27,5 мг-экв./100 г почвы соответственно, южной экспозиции - 4,9 %, 6,9 ед. и 29,8 мг-экв./100 г почвы.

Гидротермический коэффициент Г. Т. Селянинова за весь период в среднем составил 1,12 с варьирова-

нием от 0,48 до 1,81 (24 %) и значительным трендом по снижению на уровне 0,0136 в год, что было связано как с ростом суммы активных температур (7,9 °С/год), так и с уменьшением количества осадков за тот же период (2 мм/год).

Совокупное влияние климатических факторов на условия формирования и изменение физико-химических свойств почв и кислотности оценивали по показателю промываемости почвы [8], как одному из основных факторов, определяющих интенсивность миграционных процессов. Полный сток оценивали по разнице между годовыми осадками и возможным испарением:

D = Рх

1-

1

(1)

где D - полный сток, мм; P - количество годовых осадков, мм; E0 - испаряемость по Н.Н.Иванову, мм.

Промываемость почв (J, мм) определяли с учетом полного стока (D, мм) и гранулометрического состава почвы, который характеризует содержание физической глины (Фг, %):

J = D*(1,0-0,01 *Фг) (2)

Влияние антропогенного фактора - внесения минеральных удобрений (аммиачная селитра, суперфосфат, калийная соль с начала опыта, а с 5 ротации - сложные удобрения) - на ППК и кислотность почв оценивали на основе тесной взаимосвязи физико-химических свойств, отражаемых показателями емкости катион-ного обмена, суммы обменных оснований, гидролитической кислотности [9].

Содержание гумуса определяли по методу Тюрина (ГОСТ 26213-91); рН - в 1,0 н KCl вытяжке (ГОСТ 26483-85); гидролитическую кислотность - по Каппе-ну (ГОСТ 26212-84); сумму поглощенных оснований

- по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88), валовое содержание кальция в почве - рентгенофлуорес-центным методом с использованием энергодисперсионного РФ спектрометра модели EDX-800HS «Shimadzu».

Статистическую обработку данных проводили методами вариационной статистики, корреляционно-регрессионного и дисперсионного анализ с использованием программ MS Excel, Statgraphics.

результаты и обсуждение. Ранее при анализе данных по Курской области, генерализованных по градациям гранулометрического состава, установлено, что величину рН на 60 % обусловливают гидротермический режим и гранулометрический состав почв. Вклад суммы температур выше 10 °C в объясненную долю изменений кислотности почв составляет 38 %, осадков - 29 %, гранулометрического состава почвы - 33 % [10].

При варьировании по районам областей ЦЧР среднемноголетних (1960-2000 гг.) сумм годовых осадков от 440 до 640 мм и испаряемости - от 560 до 700 мм испарение влаги составляет 407...500 мм. Расчетное превышение осадков обеспечивает формирование стока и промываемости почв в размере 40.150 и 17.104 мм соответственно. Для Курской области средняя расчетная промываемость почв составляет 70 мм, Белгородской - 48, Воронежской

- 33, Липецкой - 60 и Тамбовской области - 44 мм (табл. 1).

Согласно распределению кислых почв по территории ЦЧР, рост увлажнения в северо-западных областях и районах, а также облегчение гранулометрического состава почвообразующих пород способствуют

Таблица 1. Средние величины агроклиматических параметров, кислотности пахотных почв и потерь оснований в расчете на СаС03 по областям ЦЧР (среднее за 1960-2000 гг.)

Показатель

X± S„

lim

Сумма температур более 10 1 Осадки за год, мм Коэффициент увлажнения Полный сток (D), мм Промываемость почв (J), мм Кислотность почв, pHKCl Вымывание СаСО„ кг/га

Курская область

°С, град 2452±51 602±12 1,02±0,04 121±22,5 70±19,3 5,5±0,4

з. 200±44,3

Белгородская область

Сумма температур более 10 °С, град 2616±102,4 Осадки за год, мм 553±30,9

Коэффициент увлажнения 0,89±0,08

Полный сток D,мм 89±21,6

Промываемость почв J, мм 48±16,5

Кислотность почв, рНКС| 5,9±0,4

Вымывание СаСО,, кг/га 159±33,1

Воронежская область °С, град 2698±84,1 513±28,2 0,80±0,06 67±14,9 33±9,9 5,9±0,2

з. 111±23,3

Липецкая область

Сумма температур более 10 °С, град 2476±67,6 Осадки за год, мм 563±19,9

Коэффициент увлажнения 0,95±0,05

Полный сток D,мм 105±14,6

Промываемость почв J, мм 60±12,0

Кислотность почв, рН 5,3±0,1

I V, %

Сумма температур более 10 Осадки за год, мм Коэффициент увлажнения Полный сток D,мм Промываемость почв J, мм Кислотность почв, рНКС| Вымывание СаСО,, кг/га

Вымывание СаСО3, кг/га

Сумма температур более 10 Осадки за год, мм Коэффициент увлажнения Полный сток D,мм Промываемость почв J, мм Кислотность почв, рНКС| Вымывание СаСО, кг/га

148±26,1 Тамбовская область

°С, град

2346. 578. 0,96. 82.. 41..

5.0. 122.

2455. 491. 0,76. 56.. 25. 5,3. 106.

2580. 447. 0,69. 40.. 17. 5,5. 70..

2374. 529. 0,87. 82.. 42.

5.1. 114.

.2533

.634

.1,11

155

104

.6,4

.295

.2827 .599 .1,01 126 .78 .6,7 .219

.2903 .571 .0,93 102 .57 .6,3 169

.2577

.597

.1,04

133

.84

.5,7

.203

2537±61,7 2437. .2667 2,4

533±14,2 508. .558 2,7

0,88±0,04 0,81. .0,95 4,4

85±10,2 67.. 104 12,0

44±7,3 32. .59 16,6

5,5±0,2 5, 3 5,8 4,5

120±16,7 82.. 150 13,9

формированию преимущественно серых лесных почв и черноземов оподзоленных. Снижение увлажнения территорий в юго-восточном направлении и утяжелении гранулометрического состава сопровождается уменьшением кислотности почв и формированием черноземов выщелоченных, типичных и обыкновенных [11].

По результатам корреляционно-регрессионного анализа кислотность почв на 37 % обусловлена суммой годовых осадков и на 44 % - испаряемостью. В наибольшей мере она зависит от таких расчетных климатических параметров, как разница между суммой осадков и испаряемостью (47 %), а также промываемость (56 %).

Зависимость кислотности (рНКС|) от промываемости (J) почв имеет логарифмическую форму и по отдельным областям характеризуется коэффициентом детерминации (R2) от 0,36 до 0,73, а по общей выборке районов ЦЧР (n =119) описывается регрессионным уравнением:

рНка = 8,25-0,69х ln(J), R = 0,75, F = 143 (3)

Дифференцированный учет конкретных условий реализуется более общей формой зависимости, которая получена путем преобразования исходного уравнения (3) методом расчета величины нейтрального значения рНКС| и соответствующей ему минимальной величине промываемости почвы (JH):

АСа

рНка =7,4- ax|n(J/ JH), (4) где J - промываемость почв, мм; a - параметр бу-ферности твердой фазы при изменении гидротермического режима; JH - минимальная промываемость почвы, мм.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Буферность твердой фазы почвы зависит от параметров взаимосвязи кислотности с содержанием обменных и водорастворимых оснований, а также параметров ее влияния на интенсивность высвобождения оснований из минеральной части почв [10]. Исходя из этого климатические и почвенные условия, благоприятные для формирования нейтральных почв, в основном складываются в степной (коэффициент увлажнения по Иванову 0,5.0,7) и сухостепной (КУ менее 0,5) зонах; для глинистых и тяжелосуглинистых почв это соответствует области распространения черноземов южных при КУ 0,5.0,6.

Потери оснований из почв (АСат(, кг/га СаСО3) зависят как от интенсивности промываемости, так и от уровня кислотности, тесно связанного с концентрацией оснований в почвенном растворе [10]: 0,1806хехр(0,5хрНКС|) х J (5)

2,1 2,0

3.5 18,6 27,5

6.6 22,2

3,9

5.6

8.4 24,1

34.0 6,9 20,9

3.1

5.5

7.2

22.1 30,3 4,0 21,0

2.7 3,5 5,2 13,9 20,1 2,5

26,1 17,6

Расчетные (по уравнению 5) потери оснований только на вымывание из пахотных почв на территории ЦЧР варьируют от 70 до 300 кг/га и составляют в среднем для Курской области 200 кг/га в год, Белгородской -159, Воронежской - 111, Липецкой - 120, Тамбовской области - 148 кг/га в год.

В то же время наблюдаемые процессы подкисления почвы на территории областей ЦЧР в условиях повышения температур [12] и, соответственно, увеличения испаряемости при относительно невысоком уровне применения минеральных удобрений (от 69,7 до 110 кг д.в./га) [13] свидетельствуют о значительной трансформации составляющих годового стока в направлении повышения водообмена в обрабатываемых почвах.

Различия гидротермических условий на склонах полярных ориентаций обусловливают значительную неоднородность свойств почв для территорий со сложным рельефом, к которым относятся практически все области ЦЧР. За время восьми ротаций (1985-2017 гг.) полевого опыта на черноземе типичном количество годовых осадков изменялось от 422 до 752 мм, а коэффициент увлажнения - от 0,62 до 1,32, при этом средняя промываемость почвы составляла 51 мм при варьировании 45 %. С учетом различий гидротермического режима величина рН солевой вытяжки на северном склоне в среднем за этот период была ниже,

чем на водораздельном плато, на 0,3 ед., а на южном склоне выше - на 1,47 ед. (табл. 2) .

Изменения гидролитической кислотности тесно коррелировали с рН ^=-0,95) при этом снижению величины рНКС| на единицу соответствовало повышение гидролитической кислотности на 2,17 мг-экв./100 г по-

Таблица 2. Гидротермические условия за 32 года проведения полевого опыта и варьирование показателей кислотности по вариантам МФПО (1985-2017 гг.)

Показатель Х±Бб Ит V, %

Сумма температур более 10 °С, град. 2614±206 2243. .3075 7,9

Осадки периода более 10 °С, мм 289±60 147. .435 20,9

Осадки за год, мм 556±70 422. .752 12,6

ГТК 1,12±0,27 0,48. .1,81 24,0

КУ 0,90±0,14 0,62. .1,32 15,9

Сток, мм 97±44 29... 238 45,6

Промываемость почвы, мм 51±23 15.. 126 45,6

Вариант Кислотность почвы РНКС1 6,0

Водораздельное без удобрений 5,76±0,35 5,4.. .6,4

плато NPK 1 Ш Р К *) 141 |\ 1 V1 ^140 150 160 ' 5,58±0,27 5,3.. .6,5 4,8

NPK 2 ^Р К ) 14 1 I \ I 280 300 320' без удобрений 5,47±0,41 5,0.. .6,8 7,4

Склон северной 5,46±0,36 5,2.. .6,8 6,5

экспозиции NPK 1 Ш Р К *) 141 |\ | V1 ч140 150 160 ' 5,45±0,26 5,0.. .6,0 4,8

NPK 2 N Р К ) 280 300 320 без удобрений 5,34±0,24 5,1. 5,8 4,5

Склон южной 7,23±0,13 6,9.. .7,4 1,9

экспозиции NPK 1 Ш Р К *) ..г,;, „Ч .140' 150 ;160,' 7,28±0,08 7,2.. 7,5 1,1

NPK 2 N Р К ) ^ 280 300 320' 7,25±0,13 7,0. 7,5 1,8

* за ротацию севооборота.

Использование минеральных удобрений оказывает влияние на почву путем вытеснения обменных оснований из ППК [10]:

ДрН =рН0xЩмxНиJ(5xЮ'3xhxdxМx (1 + тхрН0))) (6) где ДМ - годовая доза внесения минеральных удобрений, кг/га; НИМ - норматив потерь СаСО3 от применения

удобрений, кг/кг; рНо - исходная кислотность почвы, ед. рНКС|; М - модуль катионо-обменной емкости (равный 0,5-^+Нг) - половине суммы обменно-поглощенных оснований и гидролитической кислотности), мг-экв./100 г; h - глубина пахотного слоя, м; d - плотность почвы, г/см3; т - показатель относительного изменения емкости катионного обмена почвы при изменении рНКС| на единицу.

Изменения рН в течение всего периода наблюдений можно охарактеризовать как аддитивный процесс -сумму расчетных значений рН по гидротермическим условиям каждого года (уравнение 4, при а =0,7 и JH= 10), а также кумулятивного изменения ДрН при внесении удобрений от начала опыта (уравнение 6). При

чвы. Наименьшая вариабельность реакции чернозема типичного в зависимости от условий применения удобрений отмечена на южном склоне 1,1___1,9 %).

Химический анализ почв многофакторного полевого этом значительное варьирование величины показателя

Таблица 3. Содержание и запасы кальция в слое 0...20 см почвы МФПО в зависимости от экспозиции и применения удобрений в течение 32 лет (2017 г.)

Элемент рельефа

Вариант водораздельное плато северная экспозиция южная экспозиция

СаО, % СаСО3 т/га СаО, % СаСО3 т/га СаО, % СаСО3 т/га

Без удобрений NPK 1 Ш Р К *) 141 14 1 V1 150 160 ' NPK 2 N Р К 0 141 |428^ 300 320' 2,001 1,774 1,740 79,8 70,7 69,4 2,11 2,07 1,85 82,6 81,1 72,4 3,411 2,842 2,479 137.2 114.3 99,7

* за ротацию севооборота.

опыта показал, что содержание и запасы валового кальция на 80 % обусловлены местоположением на рельефе и на 15 % связаны с интенсивностью применения минеральных удобрений. При этом кислотность почв (рНКС|) на 74 % сопряжена с валовым содержанием кальция в минеральной части почвы (табл. 3).

Выщелачивающее действие минеральных удобрений в двойной дозе(225 кг д.в./га год) в наибольшей мере проявлялось в снижении рН на водораздельном плато (на 0,29 ед.) и склоне северной экспозиции (на 0,12 ед.). Вместе с тем потери кальция в расчете на СаСО3 из пахотного слоя 4,5 на водораздельном плато 1980 1990

и склоне северной экспозиции за 32 летний период были 10,4 и 10,2 т/га соответственно, что с учетом

различий выноса с урожаем составило 1,2 кг СаСО3 на 1 кг действующих веществ полного минерального удобрения.

по годам обусловлено различиями погодных условий, а трендовая составляющая - внесением удобрений в условиях зернопаропропашного севооборота (см. рисунок). Средняя абсолютная ошибка таких расчетов составляет 0,22 ед. рН (4 %).

7,0 -

6,5 -

6,0 -

о

£1 5,5 -

5,0

2000

2010

2020

Год

Рисунок. Динамика изменений кислотности почвы в условиях водораздельного плато при внесении удобрений: д - расчетные; —о— - фактические.

Выводы. Таким образом, наиболее значимый гидротермический параметр по влиянию на формирование и распространение кислых почв по территории ЦЧР, варьи-

рование и динамику величин рН почв по годам - разница 1,2 кг. Среднегодовой тренд подкисления почв на водо-

между годовыми осадками и испарением, что характери- раздельном плато был равен 0,024 ед. рН в год. зует возможные уровни стока влаги и потерь оснований. Отрицательный баланс оснований складывается в

Расчетные величины промываемости почв для Курской условиях промывного водного режима. Главный ме-

области в среднем составляют 70 мм, Белгородской - 48, ханизм восстановления содержания поглощенных и

Воронежской - 33, Липецкой - 60, Тамбовской - 44 мм, а находящихся в почвенном растворе щелочноземельных

вымывание СаСО3 из почв - 200, 159, 111, 148 и 120 кг/га в элементов - их высвобождение из минеральной части

год соответственно. Зависимость кислотности почв (рНКС|) почв. Средневзвешенные по территориям уровни кис-

от их промываемости имеет логарифмическую форму и лотности и их изменения на локальном уровне в целом

характеризуется по отдельным областям коэффициен- поддаются анализу на основе оценки буферности почв

том детерминации (R2) от 0,36 до 0,73. Для ограниченных и баланса оснований.

территорий важным фактором пространственной неодно- Оценка изменений кислотности пахотных почв,

родности кислотно-основных свойств служит мезорельеф вследствие как климатических факторов, так и антропо-

- различия рН полярных склонов достигают 1,8 ед. Зна- генного влияния в процессе интенсификации сельско-

чительное варьирование кислотности пахотных почв по хозяйственного использования, - один из необходимых

отдельным годам и динамика в длительном цикле тесно элементов мониторинга плодородия пахотных почв, а

связаны с гидротермическими условиями и агротехниче- также разработки систем поддержки принятия реше-

скими факторами. На 1 кг действующего вещества полного ний по регулированию хозяйственной деятельности и

удобрения потери кальция в расчете на СаСО3 составили управлению почвенным плодородием.

Литература.

1. Лукин С. В. Динамика основных агрохимических показателей плодородия пахотных почв Центрально-Черноземных областей России //Агрохимия. 2011. № 6. С. 11-18.

2. Чекмарев П. А. Агрохимическое состояние пахотных почв ЦЧО России //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 9. С. 17-20.

3. Alyabina I. O., Nedanchuk I. M. Assessment of the relationships between the distribution of soil horizons and the climatic parameters//Eurasian Soil Science. 2014. Vol. 47. No. 10. Pp. 968-979.

4. Urusevskaya I. S., Alyabina I. O., Shoba S. A. Soil-geographical zoning as a direction of science and as the basis for rational land use // Eurasian Soil Science. 2015. Vol. 48. No. 9. Pp. 897-910.

5. Хомяков Д. Н. Изменение кислотности природной среды и известкование почв в регионах с гумидным климатом // Агрохимия. 2000. № 3. С. 81-91.

6. Regional specificity of the climatic evolution of soils in the southern part of eastern Europe in the second half of the Holocene / Y. G. Chendev, A. R. Lupo, M. G. Lebedeva et al. //Eurasian Soil Science. 2015. Vol. 48. No. 12. Pp. 1279-1291.

7. Soil Cover in the Southern Forest-Steppe of the Central Russian Upland against the Background of Centennial Climate Fluctuations/ L. G. Smirnova, N. S. Kukharuk, Yu. G. Chendev//Eurasian Soil Science. 2016. Vol. 49. No. 7. Pp. 721-729.

8. Голованов А. И. Водообмен и оросительные нормы // Природообустройство. 2008. № 3. С. 5-14.

9. Чуян О. Г. Оценка почвенного поглощающего комплекса черноземов и серых лесных почв //Агрохимия. 2010. № 10. С. 11-19.

10. Чуян О. Г. База данных для регулирования физико-химических свойств кислых почв в адаптивно-ландшафтном земледелии (для Центрального Черноземья). Курск: ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2012. 78 с.

11. Мониторинг кислотности пахотных почв Центрально-Черноземного района / П. А. Чекмарев, С. В. Лукин, Ю. И. Сискевич и др. // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 7. С. 6-8.

12. Trends in Summer Season Climate for Eastern Europe and Southern Russia in the Early 21 st Century / M. G. Lebedeva, O. V. Krymskaya, A. R. Lupo et al. //Advances in Meteorology. 2016. [Электронный ресурс]. uRL: http://downloads.hindawi.com/ journals/amete/2016/5035086.pdf (дата обращения 23.10.2019).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

13. Чекмарев П. А., Лукин С. В. Динамика плодородия пахотных почв, использования удобрений и урожайности основных сельскохозяйственных культур в центрально-черноземных областях России // Международный сельскохозяйственный журнал. 2017. № 4. С. 41-44.

References

1. Lukin SV. [Dynamics of the main agrochemical indicators of arable soil fertility in the Central Chernozem regions of Russia]. Agrokhimiya. 2011;6:11-8. Russian.

2. Chekmarev PA. [Agrochemical state of arable soils in Central Black Soil Region of Russia]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015;29(9):17-20. Russian.

3. Alyabina IO, Nedanchuk IM. Assessment of the relationships between the distribution of soil horizons and the climatic parameters. Eurasian Soil Science. 2014;47(10):968-79.

4. Urusevskaya IS, Alyabina IO, Shoba SA. Soil-geographical zoning as a direction of science and as the basis for rational land use. Eurasian Soil Science. 2015;48(9):897-910.

5. Khomyakov DN. [Changes in the acidity of the environment and liming of soils in regions with a humid climate]. Agrokhimiya. 2000;3:81-91. Russian.

6. Chendev YG, Lupo AR, Lebedeva MG, et al. Regional specificity of the climatic evolution of soils in the southern part of eastern Europe in the second half of the Holocene. Eurasian Soil Science. 2015;48(12):1279-91.

7. Smirnova LG, Kukharuk NS, Chendev YuG. Soil cover in the southern forest-steppe of the Central Russian Upland against the background of centennial climate fluctuations. Eurasian Soil Science. 2016;49(7):721-9.

8. GolovanovAI. [Water exchange and irrigation norms]. Prirodoobustroistvo. 2008;3:5-14. Russian.

9. Chuyan OG. [Assessment of the soil absorbing complex of chernozems and grey forest soils]. Agrokhimiya. 2010;10:11-9. Russian.

10. Chuyan OG. Baza dannykh dlya regulirovaniya fiziko-khimicheskikh svoistv kislykh pochv vadaptivno-landshaftnom zemledelii (dlya Tsentral'nogo Chernozem'ya) [A database for regulating the physicochemical properties of acidic soils in adaptive landscape farming (for the Central Chernozem region)]. Kursk (Russia): VNIIZiZPE RASKhN; 2012. 78 p. Russian.

11. Chekmarev PA, Lukin SV, Siskevich YuI, et al. [Monitoring of the acidity of arable soils in Central Black Earth region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2011;7:6-8. Russian.

12. Lebedeva MG, Krymskaya OV, Lupo AR, et al. Trends in summer season climate for Eastern Europe and southern Russia in the early 21st century. Advances in Meteorology [Internet]. 2016 [cited 2019 Oct 23]; 2016:5035086. Available from: http://downloads. hindawi.com/journals/amete/2016/5035086.pdf. doi: 10.1155/2016/5035086.

13. Chekmarev PA, Lukin SV. [Dynamics of fertility of arable soils, the use of fertilizers and productivity of the main agricultural crops in the central chernozem regions of Russia]. Mezhdunarodnyi sel'skokhozyaistvennyi zhurnal. 2017;4:41-4. Russian.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.