CC BY
21
УДК 631.415.1:631.821.1(571.17)
DOI 10.24411/0235-2516-2019-10039
КИСЛОТНОСТЬ ПАХОТНЫХ ПОЧВ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗВЕСТКОВАНИЯ В КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
О.И. Степанова, д.с.-х.н., В.И. Просянников, к.с.-х.н.
Центр агрохимической службы «Кемеровский», e-mail: [email protected]
Представлены данные агрохимических исследований и полевых опытов, которые позволили установить динамику кислотности почв с 1966 г. по настоящее время. Показатель кислотности (pHKCl) за этот период снизился на 8%. За счет расширения площади кислых почв и сокращения нейтральных с 43 до 10% происходит трансформация пашни. Кислые почвы появились даже в степных районах Кемеровской области. В известковании нуждаются 141 тыс. га сред-некислых почв и в поддерживающем - 430 тыс. га слабокислых почв пашни. Для известкования почв тяжелосуглинистого гранулометрического состава определены нормативны оптимальных значений pHKCl различных типов почв и расхода CaCO3 для сдвига на 0,1 ед. рН. Эффективность минеральных удобрений на произвесткованных почвах значительно возрастает, окупаемость удобрений под яровую пшеницу составила от 7,8 кг до 36,2 кг зерна/кг д.в. На преобладающей площади пашни выявлена низкая обеспеченность полевых культур микроэлементами Mn, Zn, Cu, Co. Определено, что урожайность яровой пшеницы увеличивается при повышении содержания микроэлементов с 10-15 до 30-41 ц/га. После проведения известкования почв при возделывании сельскохозяйственных культур в условиях Кемеровской области требуется обязательное применение минеральных и микроудобрений.
Ключевые слова: агрохимическое обследование, кислые почвы, среднекислые почвы, слабокислые почвы, известкование почв, микроэлементы, эффективность минеральных удобрений.
ACIDITY OF ARABLE SOILS AND EFFICIENCY OF LIMING IN THE KEMEROVO REGION
Dr.Sci. O.I. Stepanova, Ph.D. V.I. Prosyannikov
State Center of Agrochemical Service «Kemerovskiy», e-mail: [email protected]
The data of agrochemical studies and field experiments, which allowed to establish the dynamics of soil acidity from 1966 to the present time, are presented. A measure of the acidity (pHKCl) during this period, decreased by 8%, and there was a transformation of arable land by expanding the area of acidic soils and reducing - neutral from 43 to 10%. Acidic soils appeared even in the steppe regions of the Kemerovo region. In need of liming 141 000 hectares of acidic soils and supporting - 430 000 hectares of slightly acidic soils of arable land. For the liming of soils heavy loam granulometric composition specified the optimal values ofpHKCl of different soil types and flow CaCO3 to shift by 0.1 pH units. The efficiency of mineral fertilizers on the produced soils increases significantly, the payback offertilizers for spring wheat ranged from 7.8 kg to 36.2 kg of grain/kg of grain. On the prevailing area of arable land revealed low availability offield crops trace elements Mn, Zn, Cu, Co. It is determined that the yield of spring wheat increases with an increase in the content of trace elements from 10-15 to 3041 C/ha. After the liming of soils in the cultivation of crops in the Kemerovo region requires the mandatory use of mineral and micronutrients.
Keywords: agrochemical survey, acidic soil, middle-acidic soil, slightly acidic soil, liming, trace elements, mineral fertilizers efficiency.
Агрохимическое обследование и локальный мониторинг плодородия почв, выполняемый Агрохимической службой на протяжении 55 лет, свидетельствует о деградации пахотных земель [1-3], которая выражается в увеличении кислотности почвенного раствора, уменьшении содержания основных элементов питания растений и наносит огромный ущерб продуктивному потенциалу земельного фонда России. В почвах пашни Кемеров-
ской области также происходят деградационные процессы [4-6]. Общая площадь кислых пахотных почв в области составляет более 50%, в т.ч. 15% сильно- и среднекислых фШа до 5,0), на которых необходимо проводить известкование в первую очередь [7]. Исследованиями, проведенными в Кемеровской области на пахотных почвах, установлено изменение уровня урожайности яровой пшеницы от варьирования отдельных показателей плодородия
черноземов выщелоченных и серых лесных почв [4]. Так, на черноземах выщелоченных при изменении pHкa от 4,9 до 6,2 единиц отмечено увеличение сбора зерна яровой пшеницы с 10-12 до 20-22 ц/га. Кислотностью почвенного раствора было обусловлено 39% вариабельности урожайности культуры, содержанием Р2О5 и К2О -по 19%, а гумуса - 17%. На темно-серых лесных почвах при изменении pHкa от 4,3 до 6,3 единиц выявлено увеличение сбора зерна яровой пшеницы с 5-14 до 20-25 ц/га (г = 0,740,82). Связь урожайности пшеницы с содержанием гумуса слабая (г = 0,35). В целом кислотностью почвенного раствора было обусловлено 54% вариации урожайности культуры, содержанием Р2О5 и К2О соответственно 67 и 59%, а гумуса - 12%.
Известкование как прием улучшает физико-химические свойства почвы; восстанавливает прочную структуру, улучшает водно-воздушный режим, устраняет избыточную кислотность, повышает биологическую активность, усиливает образование усвояемых форм элементов питания. На большинство сельскохозяйственных культур повышенная кислотность почвы оказывает отрицательное действие, и они положительно отзываются на известкование. Известкование снижает подвижность и токсичность алюминия, тяжелых металлов и радионуклидов, находящихся в почве, и их накопление в растениях, позволяя получать продукцию растениеводства с высоким качеством [8-11].
Цель исследований - изучение динамики изменения степени кислотности почв, эффективности известняковой муки и минеральных удобрений при известковании почв Кемеровской области.
Объекты исследований. Кемеровская область расположена на юго-востоке Западной Сибири, на стыке Западной и Восточной Сибири. Горный рельеф занимает 63,9% всей территории. Горные системы меридиональной направленности и малые формы рельефа способствуют формированию азонального климата и сложному чередованию степных, лесостепных и таежных ландшафтов
[12]. Почвенно-климатические условия области характеризуются резко континентальным климатом с периодически недостаточной влагообеспеченностью и засухами. Среднегодовая температура воздуха колеблется в пределах 0-1,0°С, количество осадков - 300500 мм, сумма температур выше +10°C - 1600-1800. Сельское хозяйство ведется в двух равнинных ландшафтах области: Кузнецкой котловине и юго-восточной окраине Западносибирской низменности (северо-восточная часть области). Основными почвами Кемеровской области являются выщелоченные и оподзо-ленные черноземы, темно-серые лесные почвы. В структуре почвенного покрова земель сельскохозяйственного назначения черноземные почвы занимают около 68%. Почвы пахотных земель сильногумусированные от 6,0 до 14% и с высоким содержанием Ca и Mg. Гранулометрический состав почв средне- и тяжелосуглинистый с содержанием физической глины 48-55%, в т.ч. ила -17-20 в серых лесных почвах и 20-30% - в черноземных почвах, которые определяют высокую емкостью поглощения.
Показатели кислотности и плодородия почв определяли по методикам, принятым в агрохимической службе. Данные полевых опытов и локального мониторинга плодородия пахотных почв обработаны с использованием информационных баз и пакета электронных таблиц Excel.
Результаты. Средневзвешенный показатель кислотности почв пахотных земель с 1966 по 2017 г. снизился с 5,9 до 5,4 ед., или на 8% (рис. 1) в результате выноса в среднем 35-50 кг/га Ca и Mg урожаем сельскохозяйственных культур. В последнее десятилетие кислотность почв пашни стабилизировалась и сохраняется на уровне рН 5,4. Это связано со значительным снижением применения физиологически кислых минеральных удобрений с 100-120 кг д.в/га в 1980-е годы до 10-12 кг в настоящее время, а также с использованием соломы в качестве органических удобрений [9].
Происходит расширение площадей пашни кислых почв с одновременным уменьшением нейтральных почв (рис. 2). Доля нейтральных почв снизилась с 43 до 10%. Появились кислые почвы даже в степных районах области [13].
Появление сильнокислых почв связано с интенсивным применением минеральных удобрений в годы интенсивной химизации сельского хозяйства (рис. 3). После 1995 г. объемы известкования
Рис. 1. Динамика показателя кислотности почв пахотных земель (средневзвешенное)
ш Сильнокнслые4,1-4,5
Слабокислые 5,1-5,5 □ Нейтральные 6,0
□ Среднекнс лые 4,6-5,0 Близкие к нейтральным 5,6-6,0
2017-2018 2012-2016 200--2011 2001-2006 11994-2000
(ч
1987-1993 1980-1986 1973-1979 1966-1972
/
/ / 7
\ \
1
/ ^ /
\ 1 \ \ \ \
200 400 600 800 1000 Площадь, тыс га
1200 1400 1600
Рис. 2. Трансформация площади пашни по степени кислотности
Рис. 3. Динамика внесения минеральных удобрений
Рис. 4. Площади известкования, тыс. га
резко сократились. Объем известкования в среднем по 9,2 тыс. га с 1976 по 2000 г. не повлиял на трансформацию площади пашни в целом по региону, кислотность в почвах продолжала снижаться.
Анализ динамики распределения площади почв по критерию Романовского (р) свидетельствует, что существенные изменения произошли в период с 1980 по 1993 гг. (р > 3 при ДpHm > 0,2): площадь пашни с сильно- и среднекислыми почвами возросла на 84 тыс. га, со слабокислыми - на 182 тыс. га [14].
В соответствии с Программой мероприятий по повышению плодородия почв в Кемеровской области (далее - Программа) с 2019 по 2024 г. планируется провести известкование на площади 141 тыс. га кислых почв, для этого потребуется более 1 млн. т известняковой муки в физической массе. Программой предусмотрено известкование посевных площадей: 2019 г. - 10,0 тыс. га; 2020 г. - 25,0; 2021 г. - 25,0; 2022 г. - 25,0; 2023 г. -26,0; 2024 г. - 30,0 тыс. га. В поддерживающем известковании нуждаются 430 тыс. га посевных площадей со слабокислой реакцией почвенной среды фШа 5,1-5,5).
Анализ результатов известкования пахотных почв показал, что для сдвига pHкa на 0,1 ед. на серых лесных почвах расход извести составит 0,751,37 т/га CаCOз; на черноземах выщелоченных 0,85-1,50 т/га и на луго-во-черноземных - 1,0-1,5 т/га. Все почвы имеют тяжелосуглинистый гранулометрический состав с различным содержанием органического вещества: от 4,8% в серых лесных почвах до 9,0% в лугово-черноземных почвах (табл. 1).
В полевых опытах (табл. 2) с зерновыми культурами (озимая рожь, яровые ячмень и овес) на среднекис-лых темно-серых лесных почвах фШа 5,0) прибавки от известкования составили 0,4-2,9 ц/га зерновых единиц. На слабо- и среднекислых черноземах выщелоченных фЩа 5,0 и 4,6) при дозе известняковой муки 5 т/га прибавка зерна яровой пшеницы составила 10,6 ц/га, ярового овса на зеленую массу - 20,0 ц/га.
1. Нормативы оптимальных значений рН различных типов почв и расхода CaCOз _для сдвига рН на 0,1 ед._
Почвы Исходное Норматив оптимального Средняя Норматив расхода
значение рН значения рН величина ApH CaCOз, т/га
Пашня
Дерново-подзолистая менее 4,5 5,8 1,5 0,70
4,6-5,0 5,8 1,0 0,83
5,1-5,5 5,8 0,8 1,04
Серая лесная менее 4,5 5,9 1,6 0,76
4,6-5,0 5,9 1,1 0,99
5,1-5,5 5,9 0,6 1,35
Луговая и лугово-болотная 5,1-5,5 5,9 0,6 1,05
Чернозем оподзоленный 5,1-5,5 6,0 0,7 1,38
Сенокосы и пастбища
Среднее по всем типам почв менее 4,5 5,6 1,3 0,73
4,6-5,0 5,6 0,8 0,91
5,1-5,5 5,6 0,3 1,20
Многолетние насаждения
Среднее по всем типам почв 5,1-5,5 5,7 0,4 1,20
2. Влияние известкования почв на урожайность сельскохозяйственных культур _в Кемеровской области на различных типах почв_
Почвы Культура Исходное Доза известняковой Прибавка урожая, ц/га
значение рН муки, т/га
Серая лесная Картофель 4,3 2,0 3,5
4,0 7,6
Серая лесная Яровая пшеница 4,7 3,0 2,4
5,0 2,2
Чернозем выщело- Яровая пшеница 5,4 5,0 10,6
ченный 10,0 0,8
Серая лесная Яровой ячмень 4,7 5,0 1,2
Темно-серая лесная Озимая рожь 5,0 5,0 1,3
7,5 1,1
10,0 1,5
15,0 1,4
Яровой ячмень 5,0 5,0 1,0
7,5 2,9
10,0 2,0
15,0 2,1
Яровой овес 5,0 7,5 0,4
10,0 1,5
15,0 1,4
Кукуруза на 5,0 5,0 2,0
зеленую массу 7,5 2,0
10,0 2,6
15,0 3,3
Светло-серая лесная Озимая рожь на 4,3 5,0 4,7
зеленую массу 10,0 5,3
Чернозем Яровой овес на 4,6 5,0 2,5
выщелоченный зеленую массу 10,0 1,5
Эффективность минеральных удобрений на произвесткованных почвах значительно возрастает, окупаемость удобрений под яровую пшеницу составила от 7,8 кг до 36,2 кг зерна/кг д.в., при внесении №К прибавка зерна составила 26,7-36,2 ц/га (табл. 3).
На преобладающей площади пашни выявлена низкая обеспеченность полевых культур микроэле-
ментами Mn, Zn, ^ [6]. Определено, что урожайность яровой пшеницы увеличивается при повышении содержания микроэлементов с 10-15 до 30-41 ц/га [9]. Выявлено снижение содержания микроэлементов в товарной продукции картофеля, капусты, моркови, свеклы по сравнению с оптимумом [8], на полях после внесения 10 т известняковой муки. Поэтому после известкования почв при
возделывании сельскохозяйственных культур в условиях Кемеровской области требуется обязательное применение минеральных удобрений и микроэлементов [15].
Таким образом, анализ данных мониторинга агрохимических параметров показывает, что антропогенная нагрузка на пахотные почвы области обусловливает подкисление почвенного раствора, снижение содержания основных элементов питания растений. Установлен расход известковых удобрений в расчете на карбонат кальция для сдвига рН на 0,1 единицы для черноземных и серых лесных почв, позволяющий рас-
считать нормы известковых материалов для улучшения минерального питания растений и снижения подвижности тяжелых металлов.
Для сохранения плодородия почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур необходимо проводить известкование почв, применять минеральные, органические и микроудобрения. Дозы азотных и фосфорных удобрений снижать на 15-20%. Прибавка от известкования составляет 0,5-2,9 ц/га зерновых единиц.
Окупаемость минеральных удобрений на произвесткованных почвах составляет 7,8-36,2 кг зерна на кг д.в.
Литература
1. Красницкий В.М. Агрохимическая и экологическая характеристика почв Западной Сибири. - М.: Изд-во ЦИ-НАО, 2002. - 144 с.
2. Чекмарев П.А., Лукин С.В., Четверикова Н.С. Динамика кислотности черноземов в Белгородской области // Земледелие, 2010, № 8. - С. 11-13.
3. Чекмарев П.А., Просянникова О.И. Агрохимический мониторинг пахотных почв (на примере Кемеровской области). - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2011. - 135 с.
4. Просянникова О.И., Просянников В.И. Плодородие почв и урожайность полевых культур в условиях Кемеровской области // Достижения науки и техники АПК, 2014, Т. 28, № 10. - С. 3-7.
5. Просянникова О.И. Почвенно-агрохимическое районирование и применение удобрений в Кемеровской области. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2007. - 212 с.
6. Просянников В.И. Микроэлементный состав пахотных почв и эффективность применения микроудобрений в Кемеровской области: науч.-практ. рекомендации. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2014. - 72 с.
7. Степанова О.И., Клевлина Т.А. Справочник агрохимика Кемеровской области. - Кемерово: Изд-во «Практика», типография «Лазурь-К», 2018. - 232 с.
8. Просянникова О.И., Григорьева Т.И. Эффективность известкования кислых почв / Международная школа-конференция «Проблемы рационального природопользования техногенного региона» (Кемерово, 15-17 декабря 2005 г.). - Кемерово: ИДО КемГСХИ, 2005. - С. 191-193.
9. Просянникова О.И. Просянников В.И., Григорьева Т.И. Известкование почв и содержание тяжелых метало в картофеле и овощах в лесостепи Кузнецкой котловины / Международная школа-конференция «Проблемы рационального природопользования техногенного региона» (Кемерово, 15-17 декабря 2005 г.). - Кемерово: ИДО КемГСХИ, 2005. - С. 193-195.
10. Просянников В.И., Степанова О.И. Влияние агрохимических параметров почв на урожайность яровой пшеницы в Кемеровской области // Достижения науки и техники АПК, 2017, Т. 31, № 10. - С. 32-35.
11. Шильников И.А., Аканова Н.И., Темников В.Н. Значение известкования и потребность в известковых удобрениях // Агрохимический вестник, 2008, № 6. - С. 28-31.
12. Антонова О.И. Агрохимические приемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в условиях современного развития сельскохозяйственного производства: сборник материалов межрегионального специализированного конгресса «Плодородие почв Сибири» (Барнаул, 25-28 октября 2005 г.). - Барнаул: Изд-во Алтайского ГАУ, 2005. - С. 85-87.
13. Шильников И.А., Аканова Н.И. Результаты работ лаборатории известкования почв ВИУА (1932-2000 гг.) / История развития агрохимических исследований в ВИУА. - М.: Агроконсалт, 2001. - С. 155-178.
14. Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области - Новосибирск: Изд-во «Наука» Сибирское отделение, 1975. - 299 с.
15. Просянникова О.И., Просянников В.И. Динамика кислотности в почвах локального мониторинга // Плодородие, 2005, № 6. - С. 2-4.
16. Просянникова О.И., Калинина Ю.А. Динамика показателей почвенного плодородия агрогенных почв Кемеровской области / Материалы VI международной научно-практической конференции «Наука и инновации агропромышленного комплекса» (Кемерово, 28-31 октября 2008 г.). - Кемерово: ИДО КемГСХИ, 2008. - С. 161-166.
17. Просянникова О.И. Просянников В.И. Плодородие почв и урожайность полевых культур в условиях Кемеровской области // Достижения науки и техники АПК, 2014, Т. 28, № 10. - С. 3-7.
