CC BY
185
УДК 631
МОНИТОРИНГ АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВ ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ
П.А. ЧЕКМАРЕВ1, академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, директор департамента
Ю.И. СИСКЕВИЧ2, кандидат географических наук, директор (e-mail: [email protected])
Н.С. БРОВЧЕНКО3, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий агрохимик
К.Н. ГАСИЕВ3, кандидат сельскохозяйственных наук, директор (e-mail: [email protected]) В.А. НИКУЛОВА3, начальник отдела Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Орликов пер., 1/11, Москва, 107139, Российская Федерация
2Центр агрохимической службы «Липецкий», Боевой проезд, 28, Липецк, 399037, Российская Федерация
3Станция агрохимической службы «Елецкая», ул. Костенко, 59, Елец, Липецкая обл., 399333, Российская Федерация
Резюме. Приведены результаты мониторинга состояния почвенного плодородия пахотных земель по циклам агрохимического обследования за 1964-2012 гг. и на 01.01.2016 г. Показаны закономерности изменения таких параметров, как содержание гумуса, подвижного фосфора, обменного калия, серы, микроэлементов, кислотности. За период исследований содержание гумуса уменьшилось на 0,4%, что обусловлено постоянным недостаточным внесением органических удобрений. Увеличение средневзвешенного количества подвижного фосфора в почве на 51 мг/кг связано с проведением фосфоритования на бедных этим элементом почвах в дозах около 1,7 т фосфоритной муки на 1 га удобренной площади, а также применением достаточных доз фосфорсодержащих минеральных удобрений в IV (19821986 гг.), V(1987-1989 гг.) и VI (1990-1993 гг.) циклах обследования, когда интенсивность баланса этого элемента составляла 278, 266 и 318%, соответственно. Значительных изменений средневзвешенного содержания обменного калия по циклам агрохимического обследования не происходило, но отмечено уменьшение доли почв с повышенной обеспеченностью этим элементом и недостаточное внесение калийных удобрений. СIII (1976-1981 гг.) по VI(1982-1986 гг.) циклы обследования баланс калия складывался положительно, с интенсивностью от 102 до 124%, в последующие годы он изменился на резко отрицательный: в 2015 г. минус 50 кг/га пашни, интенсивность - 42%. Средневзвешенное содержание обменного калия сохраняется на одном уровне благодаря высокому содержанию его валовых форм в черноземных почвах. В результате известкования кислых почв pHKCll с I (1964-1969 гг.) по VIII (1964-1969 гг.) циклы обследования уменьшилась на 0,1 единицу и стабилизировалась на этом уровне. В целом расчёты баланса основных питательных веществ и кальция свидетельствуют о том, что их восполнение осуществляется не в полной мере. Если существующий низкий уровень применения средств химизации будет сохраняться и далее, деградация чернозёмов неизбежна. Ключевые слова: почва, мониторинг, агрохимические показатели, удобрения, известкование, баланс питательных веществ. Для цитирования: Мониторинг агрохимических показателей почв Липецкой области/П.А. Чекмарев, Ю.И. Сискевич, Н.С. Бровченко, К.Н. Гасиев, В.А. Никулова //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №8. С. 9-16.
Комплексный мониторинг основных агрохимических показателей для оценки плодородия почвы и экологического состояния земель сельскохозяйственного назначения в Липецкой области проводится на всех типах угодий через 4-6 лет на площади 220-400 тыс. га ежегодно. На сегодняшний день завершены десять циклов обследования и начат одиннадцатый.
Цель нашей работы - анализ динамики основных показателей плодородия в связи с проводимыми аго-
химическими мероприятиями для оценки состояния пахотных земель Липецкой области.
Условия, материалы и методы. Работа выполнена на основе данных мониторинга за состоянием плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения Липецкой области в период с 1964 по 2015 гг.
Территория Липецкой области распложена в центральной лесостепной и степной почвенной области и входит в Среднерусскую лесостепную провинцию оподзоленных, выщелоченных и типичных среднегумусных и тучных мощных чернозёмов и серых лесных почв.
В систематический список почв Липецкой области включены 16 типов, 39 подтипов и большое количество родов почв. В упрощенном виде общую характеристику почвенного покрова можно представить, выделив (по максимальным площадям) 3 типа почв с их разновидностями, - это серые лесные, чернозёмы и прочие. На долю серых лесных почв приходится 8%, чернозёмов - 90%, прочих - 2%. Светлосерые почвы в основном представлены супесчаными, песчаными и легкосуглинистыми разновидностями; среди серых почв доминируют тяжелосуглинистые и суглинистые; среди тёмно-серых почв - тяжелосуглинистые и легкоглинистые разновидности. Наибольшая обеспеченность элементами питания (как и запасами гумуса) характерна для тёмно-серых почв. Среди почв чернозёмного типа наибольшее распространение получили выщелоченные чернозёмы; типичные и оподзоленные - покрывают значительно меньшие площади. В зависимости от условий формирования они разнятся по механическому составу, мощности и гумусированности, однако преобладают среднегумусные среднемощные тяжелосуглинистые чернозёмы. Агрохимические свойства, водный и тепловой режимы оподзоленных и особенно выщелоченных и типичных чернозёмов благоприятны для возделывания важнейших зерновых и технических культур. В «прочие» вошли лугово-чернозёмные, солонцы, солоди, пойменно-луговые и другие почвы. Существенную роль в возделывании сельскохозяйственных культур они не играют [1].
Климат Липецкой области умеренно континентальный, континентальность увеличивается в направлении с северо-запада на юго-восток [2].
Среднегодовая температура воздуха составляет 4,7-5,6°С с колебаниями по годам от 4,4 до 7,3°С. Абсолютный многолетний минимум температуры - минус 37-39°С, максимум - плюс 40-41°С. Продолжительность периода с положительной среднесуточной температурой достигает 222-231 дн. Сумма среднесуточных температур выше +10°С колеблется от 2325 до 2535°С, среднегодовое количество атмосферных осадков от 531 до 587 мм. Гидротермический коэффициент составляет 1,1-1,2 (за последние 10 лет - 09-1,0). Увлажнение достаточное, водный режим непромывной и периодически промывной. Тепловые ресурсы на территории Липецкой области находятся на уровне 80 ккал/см2 в год, периоды прогревания и активизации биологических процессов чередуются с периодами промерзания почв [3].
Исходя из агроклиматического, физико-географического, эрозионного и почвенного районирования территория Липецкой области делится на два района - северный и южный. В свою очередь северный район по ландшафтным различиям и эродированности почв разделен на северозападный (эродированный) и северо-восточный (слабоэ-
Таблица 1. Средневзвешенное значение гумуса по циклам обследования в пашне Липецкой области,%
Наименование Цикл обследования (годы) По состоянию на 01.01.2016
II (19701975 гг.) III (19761981 гг.) IV (19821986 гг.) V (19871989 гг.) VI (19901993 гг.) VII (19941997 гг.) VIII (19982002 гг.) IX (20032007 гг.) X (20082012 гг.)
Воловский 6,4 6,4 5,7 6,5 6,1 6,0 5,9 5,7 5,8 5,7
Грязинский 4,8 4,3 4,7 4,7 4,4 4,3 4,5 4,7 4,4 4,4
Данковский 5,8 6,0 5,8 5,9 5,9 5,9 6,0 5,9 6,1 5,7
Добринский 7,2 6,9 6,9 6,8 6,8 6,5 7,0 6,9 6,6 6,6
Добровский 5,5 5,7 5,2 5,4 5,5 5,2 5,3 5,3 5,5 5,5
Долгоруковский 6,8 6,5 6,3 5,9 6,1 5,8 5,4 5,6 5,7 6,0
Елецкий 6,1 6,1 6,1 6,1 5,6 5,8 5,0 5,5 5,8 5,4
Задонский 6,3 6,0 4,9 5,2 4,8 4,6 4,8 4,9 4,8 5,3
Измалковский 6,6 6,4 6,3 6,0 5,1 5,1 5,6 5,4 5,6 5,9
Краснинский 6,3 6,2 6,1 5,5 5,6 5,8 5,4 5,3 5,7 5,4
Лебедянский 5,7 5,5 5,3 5,4 5,3 5,1 5,2 5,1 5,3 5,0
Лев-Толстовский 5,7 6,1 6,3 6,0 6,0 5,6 5,7 5,8 5,9 5,6
Липецкий 6,0 5,8 5,2 5,6 5,4 5,4 5,4 5,4 5,5 5,5
Становлянский 6,4 6,2 6,5 6,4 5,4 5,7 5,9 5,9 5,9 6,1
Тербунский 6,3 6,2 6,2 5,8 5,9 5,9 5,6 5,0 5,3 5,2
Усманский 6,2 5,9 6,1 5,7 5,8 5,4 5,4 5,6 5,8 5,9
Хлевенский 5,4 5,3 5,0 5,1 4,9 5,1 4,9 4,7 5,1 5,1
Чаплыгинский 6,4 6,2 6,0 6,0 6,1 5,8 6,0 6,0 6,2 6,0
По области 6,1 6,0 5,9 5,8 5,7 5,6 5,6 5,6 5,7 5,7
родированный) подрайоны, южный - на юго-западный и юго-восточный.
Северо-западный подрайон, охватывающий возвышенные части севера правобережья Дона, характеризуется высокой долинно-балочной расчлененностью местности и эродированностью земель как в линейной, так и в плоскостной форме. В почвенном покрове значительную долю занимают оподзоленные черноземы и серые лесные почвы (26% пашни). Северо-восточный подрайон характеризуется умеренной и слабой степенью развития эрозионных процессов. В климатическом отношении это наименее теплообеспеченная территория области, но с повышенной влагообеспеченностью. Она характеризуется пологоволни-стым рельефом, повсеместным развитием покровных лёссовидных суглинков в качестве почвообразующих пород. В почвенном покрове сравнительно много серых лесных почв и оподзоленных черноземов - 18% пашни [2].
Юго-западный подрайон расположен в междуречье Дона и Воронежа, в правобережной части Дона наблюдается небольшое развитие эрозионных процессов. Его климат характеризуется умеренным обеспечением теплом и осадками, рельеф - платообразными водоразделами. Юго-восточный подрайон занимает левобережье реки Воронеж, которая течёт по Окско-Донской низменности [1].
Результаты и обсуждение. Важнейший показатель плодородия почв - содержание гумуса. Помимо того, что он служит основным источником питания растений и большинства почвенных микроорганизмов, гумус оказывает положительное влияние на физико-химические свойства почвы: структуру, влагоем-кость, водо- и воздухопроницаемость, тепловой режим [2]. В пределах ЦЧО наибольшее средневзвешенное содержание органического вещества зафиксировано в почвах Тамбовской области (6,5%), а самое низкое - в Курской области (4,7%) [4].
Сохранение и накопление гумуса - основа повышения плодородия. Между тем его средневзвешенное содержание в почвах за 52 года наблюдений уменьшилось с 6,1
до 5,7%, что соответствует средней степени гумусирован-ности. Значительные изменения произошли и по группам обеспеченности. Доля почв с низким и средним содержанием гумуса увеличилась с 38 до 61%, с повышенным - уменьшилась с 62 до 39%. Большее снижение гумусапроизошло в Долгоруковском (-1,1%), Задонском (-1,5%), Измалковском (-1,0%) и Тербунском (-1,0%) районах (табл. 1).
Основной источник органического вещества в почве - органические удобрения [5]. На протяжении всех лет наблюдений баланс гумуса в почвах области складывался отрицательно, причем если в 1976-1980 гг. его дефицит составлял 0,27-0,29 т/га, то в последующие годы он достиг 0,6-0,8 т/га.
Для поддержания бездефицитного баланса гумуса ежегодно требуется вносить 6-8 т/га высококачественных органических удобрений. С I (1964-1969 гг.) по VI (1990-1993 гг.) циклы их использование постоянно возрастало и достигло 4,3 т/га пашни (рис.1). В этот период в основном вносили навоз, который занимает главное место среди всех видов органических удобрений. Он оказывает комплексное многостороннее воздействие на почву и служит источником азота, а также других макро- и микроэлементов для растений [6].
В последующие годы, в связи с уменьшением поголовья скота выход навоза значительно сократился, объёмы применения органических удобрений резко упали, в VII цикле (1998-2002 гг.) их внесение составило только 0,8 т/га.
В последние годы в качестве органического удобрения широко используют солому. Это улучшает
Рис. 1. Внесение органических удобрений в Липецкой области, т/га пашни. _ Достижения науки и техники АПК. 2016. Т 30. № 8
Годы обследования
Рис. 2. Объемы фосфоритования в Липецкой области, тыс. га. физико-химические свойства почвы, предотвращает вымывание азота вследствие закрепления его в органических соединениях, повышает биологическую активность почвы и доступность фосфатов, в результате чего улучшаются условия питания растений [7].
В 2015 г. доля соломы среди других органических удобрений составила 90%.
1992 гг. их среднегодовое внесение составляло 50 кг д.в. на1 га пашни. Повышение содержания фосфора в почве произошло во всех районах области (табл. 2).
С 2005 г. работы по фос-форитованию почти прекратили, с 1996 г. отмечено снижение применения фосфорных удобрений: в 20052015 гг. оно не превышало 15-18 кг д.в. на 1 га пашни. Как следствие, наметилась тенденция к снижению содержания подвижного фосфора в почвах. По итогам X цикла обследования средневзвешенная величина этого показателя составила 97 мг/кг (см. табл. 2). В целом в Липецкой области больше всего земель со средней (44%) и повышенной (23%) обеспеченностью этим элементом, 15% площади характеризуются высоким содержанием. В то же время на площади 240,8 тыс. га (18%) наблюдается дефицит подвижных соединений фосфора. При этом следует отметить, что в 1964-1969 гг. на долю почв с низким содержанием фосфора приходился 71%, а повышенную
0
1,2
0
обеспеченность отмечали только на 3% земель (рис. 3). Таблица 2. Средневзвешенное значение подвижного фосфора по циклам обследования в пашне Липецкой области, мг/кг
Наименование Циклы обследования По состоянию на 01.01.2016
I (19641969 гг.) II (19701975 гг.) III (19761981 гг.) IV (19821986 гг.) V (19871989 гг.) VI (19901993 гг.) VII (19941997 гг.) VIII (19982002 гг.) IX (20032007гг.) X (20082012 гг.)
Воловский 56 55 63 69 96 112 107 96 94 104 105
Грязинский 34 51 55 81 99 110 102 102 96 95 95
Данковский 43 43 54 55 78 82 93 90 80 74 76
Добринский 78 88 102 115 121 136 142 136 145 138 138
Добровский 40 45 47 57 74 95 94 78 75 77 77
Долгоруковский 45 43 59 60 77 96 90 96 82 114 108
Елецкий 52 51 64 77 94 93 108 107 91 110 94
Задонский 33 52 57 66 72 85 92 90 91 104 91
Измалковский 52 55 54 64 74 89 97 97 89 90 86
Краснинский 51 48 69 63 79 83 97 85 95 95 113
Лебедянский 33 35 41 54 66 75 92 88 69 78 89
Лев-Толстовский 31 37 36 42 61 78 101 97 71 77 87
Липецкий 36 45 51 64 94 112 111 104 90 95 95
Становлянский 44 40 50 50 68 76 79 91 86 84 82
Тербунский 53 48 61 66 74 93 93 79 88 98 106
Усманский 46 67 68 75 87 107 114 108 98 94 95
Хлевенский 40 54 60 64 76 106 121 91 94 91 91
Чаплыгинский 42 60 59 67 79 96 106 122 97 101 107
По области 46 52 59 67 82 96 103 99 90 97 97
Фосфор - важнейший элемент жизни растений, в тканях которых он находится в виде органических (8595%) и минеральных (5-15%) соединений [8]. За годы проведения мониторинга плодородия почв Липецкой области средневзвешенное содержание подвижных форм этого элемента изменилось с 46 мг/кг в I (1964-1969 гг.) цикле обследования до 103 мг/кг в VII (1994-1997 гг.) цикле. Значительное влияние на такую динамику оказало то, что в период с 1981 по 2004 гг. было проведено фос-форитование на общей площади 882,4 тыс. га, внесено около 1,5 млн т фосфоритной муки (рис. 2).
Наряду с фосфоритной мукой в земледелии области использовали значительные объёмы простых и сложных фосфорсодержащих минеральных удобрений. С 1986 по
Калий - необходимый и незаменимый элемент питания растений. Кроме того, он выполняет важные агрохимические и экологические функции в агроэкосистемах [9]. Средневзвешенное содержание обменного калия в почвах области по результатам I цикла обследования составило 101 мг/кг, по итогам X цикла - 112 мг/кг, что соответствует повышенной обеспеченности. Несколько иная картина сложилась в административных районах. В Воловском, Задонском, Краснинском, Становлянском районах величина этого показателя за указанный период уменьшилась на 12-23 мг, а в Грязинском, Добринском, Лебедянском, Хлевенском районах - увеличилась на 27-41 мг (табл. 3).
Кроме того, наметилось нежелательное распределение почв по группам обеспеченности калием.
ной пашни, в Центральном Федеральном округе - 53,7%, в Белгородской области -42,0%, в Воронежской -29,2%, в Курской - 61,5%, в Тамбовской - 74,3% [10].
Средневзвешенное значение обменной кислотности (рНКС|) в почве пашни Липецкой области по итогам X цикла (2008-2012 гг.) составляет 5,4, гидролитической кислотности (Нг) - 3,4 мг-экв /100 г почвы. Доля пашни с близкой к нейтральной реакции среды равна 33%, со слабокислой - 51%, со среднекислой - 15%.
По результатам I цикла обследования (1964-1969 гг.) было выявлено 1174,8 тыс. га (74%) кислых почв, из них393,0 тыс. га (25%) сильно и средне-
Таблица 3. Средневзвешенное значение обменного калия по циклам обследования в пашне Липецкой области, мг/кг
Рис. 3. Распределение пахотных земель по содержанию подвижного фосфора: □ - повышенное и высокое; ■ - среднее; □ - низкое, % от площади пашни.
Наименование Цикл обследования По состоянию на 01.01.2016
I (19641969 гг.) II (19701975 гг.) III (19761981 гг.) IV (19821986 гг.) V (19871989 гг.) VI (19901993 гг.) VII (19941997гг.) VIII (19982002 гг.) X (20032007гг.) X (20082012 гг.)
Воловский 117 100 102 97 89 95 64 88 87 94 102
Грязинский 74 84 90 89 87 100 96 102 102 115 115
Данковский 103 93 103 88 81 77 89 97 93 98 110
Добринский 118 130 129 120 117 128 120 136 142 145 145
Добровский 105 95 131 87 97 93 107 108 100 121 121
Долгоруковский 96 100 110 104 91 107 107 98 93 118 130
Елецкий 94 94 100 104 114 113 100 101 96 103 116
Задонский 125 99 99 94 95 104 95 91 97 109 127
Измалковский 98 94 105 94 82 96 101 97 96 94 99
Краснинский 119 103 104 98 95 103 99 87 91 107 127
Лебедянский 67 79 111 105 89 81 95 99 94 101 122
Лев-Толстовский 91 84 118 95 81 94 99 104 96 114 132
Липецкий 101 100 119 99 102 105 99 103 108 120 120
Становлянский 123 95 100 92 82 90 95 100 105 97 111
Тербунский 105 98 101 90 90 107 100 85 94 112 116
Усманский 100 113 112 97 88 100 100 104 100 117 124
Хлевенский 73 105 108 98 89 99 100 82 100 111 111
Чаплыгинский 106 141 123 98 88 94 92 111 102 115 126
По области 101 102 110 98 92 99 99 101 100 112 121
Например, по сравнению со II циклом обследования (1970-1975 гг.) в X цикле (2008-2012 гг.) доля почв со средним содержанием этого элемента осталась на прежнем уровне, а почв с повышенным содержанием -уменьшилась с 51 до 38% (рис. 4). Основная причина такого перераспределения -недостаточное внесение калийных удобрений, которое составляло от 8 до 37 кг/га.
Важный фактор почвенного плодородия, оказывающий значительное влияние на формирование урожая сельскохозяйственных культур, -кислотность. В Российской Федерации кислые почвы занимают 32% обследован-
Рис. 4. Распределение пахотных земель по содержанию обменного калия: - высокое; □ - повышенное; □ - низкое и среднее,% от площади пашни.
Таблица 4. Средневзвешенное значение кислотности по циклам обследования в пашне Липецкой области, pHKCl
Наименование Циклы обследования По состоянию на 01.01.2016
I (19641969 гг.) II (19701975 гг.) III (19761981 гг.) V (19821986 гг.) V (19871989 гг.) VI (19901993 гг.) VII (19941997гг.) VIII (19982002 гг.) IX (20032007гг.) X (20082012 гг.)
Воловский 5,2 5,2 5,2 5,2 5,1 5,3 5,3 5,3 5,3 5,4 5,3
Грязинский 5,2 5,1 5,2 5,1 5,1 5,1 5,4 5,4 5,3 5,3 5,3
Данковский 5,3 5,2 5,1 5,2 5,1 5,1 5,2 5,5 5,5 5,4 5,3
Добринский 5,7 5,7 5,7 5,7 5,5 5,5 5,8 5,6 5,8 5,9 5,9
Добровский 5,3 5,0 5,1 5,1 5,0 5,1 5,5 5,3 5,3 5,2 5,2
Долгоруковский 5,1 5,2 5,0 5,0 5,1 5,3 5,3 5,4 5,3 5,5 5,4
Елецкий 5,1 5,3 5,1 5,2 5,3 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2
Задонский 5,4 5,1 5,1 5,2 5,2 5,2 5,3 5,3 5,3 5,5 5,2
Измалковский 5,1 5,0 5,1 5,0 5,0 5,2 5,3 5,3 5,4 5,4 5,3
Краснинский 5,0 4,9 5,0 5,1 5,1 5,3 5,3 5,2 5,5 5,6 5,2
Лебедянский 5,1 5,1 5,1 5,1 5,1 5,0 5,1 5,5 5,4 5,4 5,4
Лев-Толстовский 5,1 5,0 5,0 5,0 5,1 5,1 5,2 5,5 5,5 5,4 5,3
Липецкий 5,3 5,1 5,1 5,2 5,0 5,1 5,1 5,2 5,3 5,3 5,3
Становлянский 5,0 5,1 5,0 5,0 5,1 5,1 5,2 5,1 5,2 5,2 5,1
Тербунский 5,1 5,2 5,1 5,2 5,1 5,2 5,2 5,3 5,4 5,3 5,2
Усманский 5,5 5,4 5,4 5,4 5,3 5,2 5,2 5,5 5,5 5,5 5,5
Хлевенский 5,3 5,3 5,3 5,3 5,2 5,2 5,2 5,3 5,4 5,5 5,5
Чаплыгинский 5,5 5,2 5,1 5,1 5,0 5,1 5,2 5,7 5,4 5,5 5,3
По области 5,3 5,2 5,2 5,2 5,1 5,2 5,3 5,4 5,4 5,4 5,3
Рис. 5. Объемы известкования почв Липецкой области, тыс. га кислых. По итогам II цикла (1970-1975 гг.) доля кислых почв возросла до 86% площади пашни. Хуже всего складывалась ситуация в Грязинском, Данков-ском, Добровском, Долгоруковском, Измалковском, Крас-нинском, Лев-Толстовском и других районах, где на кислые почвы приходилось более 90% пашни (табл. 4). Поэтому возникла острая необходимость в известковании. Эти работы проводили за счет средств государственного бюджета и были начаты в 1970 г. с 15,1 тыс. га (рис. 5). В качестве известковых материалов использовали местные ресурсы известняка, доломита, отходы промышленных предприятий, содержащие СаСО3.
До 1994 г. значительного раскисления не наблюдали. Сказывалась высокая буферная способность чернозёмов,
а также внесение большого количества физиологически кислых удобрений. Начиная с 1990 г. (IV цикл) стали видны первые положительные результаты. Уже к завершению VII цикла обследования (19941997 гг.) количество кислых почв с 86% (II цикл) уменьшилось до 71%, а по итогам Хцик-ла (2008-2012 гг.) - 67%. Одновременно доля почв близких к нейтральным и нейтральных увеличилась с 26 до 33% (рис. 6). Средневзвешенная величина обменной кислотности снизилась с 5,1 (V цикл) до 5,4 (X цикл). Соответственно она уменьшилась и в большинстве районов области. Расчёты показали, что начиная с VII цикла (19941997 гг.) приход кальция был значительно меньше рас-
Рис. 6. Распределение пахотных земель Липецкой области по обменной кислотности (рН кс|, - нейтральные и близкие к нейтральным (рН > 6), □ - всего кислых почв (рН 4,1-5,5).
Таблица 5. Баланс кальция в пашне Липецкой области по циклам обследования
Тур (годы об- При- Расход, кг/ Баланс, кг/
следования) ход, кг/га га га
III (1976-1981) 228 218 10
IV ( 1982-1986) 453 314 140
V (1987-1989) 568 437 131
VI (1990-1993) 476 373 103
VII (1994-1997) 109 137 -28
VIII (1998-2002) 27 138 -111
IX (2003-2007) 52 196 -144
X (2008-2012) 85 246 -161
2013 55 276 -221
2014 95 277 -182
2015 110 316 -206
хода, что создало отрицательный баланс этого элемента в почве (табл. 5). Такое положение вызывает тревогу. Возможно, уже в ближайшие годы закисление почв начнет стремительно возрастать. Для поддержания кислотного режима почв области на оптимальном уровне необходимо восстановить пятилетний цикл известкования, а ежегодные его объёмы довести до 120-150 тыс. га.
Сера второй после азота протеиногенный элемент, потребляемый растениями из почвы. При ее дефиците нарушается азотный обмен в растении, снижаются интенсивность продукционного процесса и урожай [9].
Положительное влияние серы часто остаётся незамеченным, так как она воздействует главным образом не на величину урожая, а на его качество. Кроме того, внешнее проявление серного голодания растений обычно маскируется почти полным сходством с признаками недостатка азотной пищи [11].
На рубеже ХХ-ХХ1 столетий во многих странах зафиксированы проявления дефицита серы. Это связано с повсеместным повышением продуктивности агроценозов, увеличивающимся выносом, снижением поступления серы в почву в результате замены простых серосодержащих удобрений сложными концентрированными, а также повышенным вниманием к охране окружающей среды от промышленных выбросов в атмосферу [9].
Контроль содержания сульфатной серы (БО4-2) в пахотных почвах в области начался в V цикле (19871989 гг.). За годы исследований отмечено устойчивое его снижение (рис.7).
О ■с 10
о та 9
X ф 8
п ы 7
и ф 6
Е 5
ф
X 4
X
о 3
ф
с 2
о 1
та
ф ■с 0
ж
0)
X
Ф м -1 <Д
сЛ
л
Ч1
п>
Годы обследования
Рис. 7. Средневзвешенное содержание серы в пашне по Липецкой области, мг/кг.
В 1987-1989 гг. из обследуемых976,8тыс. га 15% имели низкое содержание серы, 45% - среднее и 40% - высокое. Средневзвешенная величина этого показателя составляла 9,4 мг/кг почвы, что соответствует средней обеспеченности. Такого количества доступной для растений серы было до-
статочно для формирования высоких урожаев не только зерновых, но и технических культур и не вызывало опасений в недостатке её для сельскохозяйственных растений.
В 1994-1997 гг. результаты обследования показали устойчиво наметившееся уменьшение содержания серы. Средневзвешенная величина этого показателя на площади 917,7 тыс. га снизилась до 8,6 мг/кг. Изменилось распределение площадей по группам обеспеченности. На 9% увеличилась доля почв с низким содержанием серы и на 7% уменьшилась площадь почв с высокой обеспеченностью. Более чем на 2 мг/кг почвы снизилось содержание серы в почве в Грязинском, Данковском, Лев-Толстовском и Усманском районах.
По итогам агрохимического обследования 20082012 гг. средневзвешенное содержание серы уменьшилось до 5,8 мг/кг, или в 1,6 раза, по сравнению с 1987-1989 гг. (см. рис. 8). Низкой обеспеченностью этим элементом (< 6 мг/кг) характеризовалось уже 58% обследованных почв (1325,9 тыс. га), а доля почв с высоким содержанием серы уменьшилась с 40 до 5%. В Лебедянском, Липецком и Хлевенском районах количество почв с низким содержанием достигло 62-75%, а средневзвешенная величина этого показателя составила 4,9-5,7 мг/кг.
Уменьшение содержания серы в почвах области подтверждают результаты мониторинговых наблюдений на стационарных реперных участках.
Микроэлементы улучшают обмен веществ в растениях, устраняют функциональные нарушения и содействуют нормальному течению физико-биохимических процессов, влияют на процессы синтеза хлорофилла и повышают интенсивность фотосинтеза. Под действием микроэлементов возрастает устойчивость к грибным и бактериальным заболеваниям, к таким неблагоприятным условиям внешней среды, как недостаток влаги в почве, пониженные или повышенные температуры, тяжелые условия перезимовки и др. [12].
Определение микроэлементов началось с V цикла (1987-1989 г.) обследования. Наблюдения показывают, что большая часть почв Липецкой области характеризуется высоким содержанием бора (96%, 1273,0 тыс. га), средним - марганца (58,9%, 779,5 тыс. га) и низким -цинка (99,7%, 1272,7 тыс. га).
Низкая обеспеченность марганцем выявлена в Добрин-ском (76% обследованной площади, 119,1 тыс. га) и Чаплы-гинском (91% от обследованной площади , 83,4 тыс. га) районах, кобальтом - в Грязинском (38% от обследованной площади, 62,1 тыс. га) и Хлевенском (25% от обследованной площади, 47,1 тыс. га) районах.
С V по X цикл произошло перераспределение почв по группам обеспеченности: доля почв с низким содержанием марганца возросла на 29%, со средним сократилась на 15%, с высоким - на 14%; доля почв с низким содержанием кобальта уменьшилась на 19%, а со средним возросла на 19%.
Основные продовольственные культуры, возделываемые в области, - зерновые, которые в 2015 г. занимали 60% посевных площадей, сахарная свёкла - 8%, подсолнечник -около 13%, рапс - 3%, соя - более 2,5%. Добиться высоких и устойчивых урожаев всех сельскохозяйственных культур, выращиваемых в области, без применения удобрений и средств химической мелиорации почвы невозможно.
До 80-х гг. минеральные удобрения в Липецкой области использовали в незначительных дозах - 45-60 кг/га, из них более 60% приходилось на азотные, среди которых преобладали аммиачная вода и сульфат аммония. Более половины фосфорных удобрений вносили в виде фосфоритной муки. Небольшие дозы минеральных удобрений, особенно
Таблица 6. Динамика содержания микроэлементов в почвах пашни Липецкой области
Микроэлемент Цикл (годы) Обследованная площадь, тыс. га Степень обеспеченности Средневзвешенное содержание, мг/кг
низкая средняя высокая
тыс. га % тыс. га % тыс. га %
Бор V (1987-1989) 976,8 8,9 1,0 37,6 4,0 930,4 95,0 0,7
X (2008-2012) 1325,9 7,6 0,6 45,3 3,4 1273,0 96,0 1,2
Медь IX (2003-2007) 1269,9 1157,7 91,3 110,0 8,7 0,2 0,02 0,12
X (2008-2012) 1325,9 1285,4 97,0 40,1 3,0 0,4 0,03 0,09
Цинк V (1987-1989) 976,8 963 98,6 12,2 1,2 1,6 0,2 1,0
X (2008-2012) 1275,9 1272,7 99,7 2,0 0,2 1,2 0,1 0,63
Марга- V (1987-1989) 976,8 61,9 6,0 723,3 74,0 191,6 20,0 16,0
нец X (2008-2012) 1324,1 465,0 35,1 779,5 58,9 79,6 6,0 12,2
Кобальт V (1987-1989) 976,9 313,9 32,0 613,7 63,0 49,2 5,0 1,3
X (2008-2012) 1325,9 177,5 13,4 1081,0 81,5 67,4 5,0 1,5
Многочисленные опыты, проводимые ФГБУ «ЦАС «Липецкий» в тот период, показали, что внесение азота при подкормке озимой пшеницы в дозе 30 кг/га в виде аммиачной селитры или КАС в оптимальные сроки дает прибавку урожая от 3 до 5 ц/га [13]. Отмечено высокое действие фосфорных удобрений при их заделке в рядки при посеве сельскохозяйственных культур. Для реализации этого приёма использовали гранулированные фосфорсодержащие удобрения.
Если сравнить 1982 и 1990 гг., то урожайность зерновых культур по районам возросла на 10-12 ц/га, сахарной свёклы - на 100-120 ц/га, кукурузы на силос, зелёный корм и сенаж - на 15-20 ц/га. При этом вынос питательных веществ урожаем перекрывался внесением удобрений в 1,11,4 раза, а фосфора - более чем в 2,5 раза (табл. 8).
В последующие годы уровень применения средств химизации резко снизился. С VII цикла (1994-1997 гг.) наблюдается уменьшение внесения органических удобрений до 0,8 т/га (см. рис. 1), минеральных - до 34 кг/га, соотношение между основными элементами питания ^РК) в VIII цикле составило 1:0,2:0,1 (см. табл. 7), объемы известкования упали до 5,3 тыс. га (см. рис. 5), исчезли с рынка однокомпонентные фосфорные удобрения, фос-форитование было прекращено полностью (см. рис. 2), баланс питательных веществ стал отрицательным (см. табл. 8). Продуктивность пашни снизилась с 3,29 тыс. зерн. ед./га в 1990 г. до 1,41 тыс. зерн. ед./га в 2000 г.
Некоторое улучшение ситуации наметилось с середины 2000-х гг. В период X цикла обследования (2008-2012 г.) было внесено 82 кг/га пашни питательных веществ, в 2015 г. - 102 кг/га. Однако этого не достаточно. Вынос питательных веществ значительно превышает поступление, особенно по калию, интенсивность их баланса меньше 100% (см. табл. 8).
Учитывая сложившиеся экономические условия, агрохимическая служба Липецкой области рекомендует уделять особое внимание прогрессивным способам использования удобрений: ранне-весенней и некорневой подкормке озимых культур азотными удобрениями и внесению фосфор-
Таблица 8. Баланс питательных веществ в Липецкой области по циклам обследования, кг/га пашни
Цикл обследования (годы) Год
Показатель I II III IV V V1 VII VIII IX X
(1964- (1970- (1976- (1982- (1987- (1990- (1994- (1998- (2003- (2008- 2013 2014 2015
1969гг.) 1975гг.) 1981 г) 1986гг.) 1989 гг.) 1993 г) 1997 гг.) 2002 гг.) 2007гг.) 2012 гг.)
Внесено: 44 72 101 152 209 206 66 44 72 114 109 115 130
с минеральны-
ми удобрениями 32 52 72 106 155 148 45 34 57 84 82 86 102
с органическими
удобрениями 12 19 30 46 53 58 21 11 14 30 27 30 27
Вынос 75 94 79 103 145 130 84 77 106 127 187 167 192
Баланс -31 -22 22 49 63 76 -18 -32 -35 -13 -79 -52 -63
Интенсивность
баланса, % 58 76 128 147 144 158 79 58 67 90 58 69 67
фосфорных, мало способствовали увеличению урожаев сельскохозяйственных культур. С начала 80-х гг. вопросам их применения стали уделять большое внимание.
К 1987-1989 гг. (V цикл) внесение удобрений достигло 155 кг/га NРК, что было почти в 5 раз больше, чем в 1964-1969 гг. (I цикл). В том числе в 5 раз возросло использование азотных, в 4,5 раза калийных, более чем в 5,3 раза фосфорных удобрений (табл. 7).
Таблица 7. Внесение минеральных удобрений в Липецкой области кг/га пашни
Цикл (годы) Минеральные удобрения, кг/га пашни
всего в том числе соот- ошение N:P:K
N Р О 2 5 К2О н
I (1964-1969) 32 14 9 81 :0,6:0,6
II (1970-1975) 53 25 12 15 1 :0,5:0,6
III (1976-1981) 72 29 20 22 1 :0,7:0,8
IV ( 1982-1986) 106 46 35 26 1 :0,8:0,6
V (1987-1989) 155 71 48 36 1 :0,7:0,5
VI (1990-1993) 148 58 53 37 1 :0,9:0,6
VII (1994-1997) 45 32 6 61 :0,2:0,2
VIII (1998-2002) 34 26 4 41 :0,2:0,1
IX (2003-2007) 57 33 13 11 1 :0,4:0,3
X (2008-2012) 82 51 16 16 1 :0,3:0,3
2013 82 49 16 17 1 :0,3:0,3
2014 86 50 17 19 1 :0,3:0,4
2015 102 56 22 24 1 :0,4:0,4
В лучшую сторону в этот же период изменилось соотношение вносимых азота, фосфора и калия, которое приблизилось к научно-обоснованному - 1:0,7:0,5. Наряду с простыми видами удобрений появились сложные, содержащие 2-3 элемента питания: аммофос, ЖКУ, нитрофоска и др. Удобрения использовали под все культуры согласно научно-обоснованным планам применения, составленным агрохимической службой для каждого хозяйства. В этих документах, в зависимости от планируемой урожайности, предшественников, агрохимических свойств почв рассчитывались нормы каждого вида удобрений по срокам и способам их внесения.
содержащих удобрений при посеве в рядки. В последние ми удобрениями, вносят органические и минеральные удо-
годы расширяется ассортимент сложных удобрений, брения. ООО «Черкизово растениеводство» осуществляет
вносятся тукосмеси с разным компонентным составом, в свою деятельность на основе точного земледелия, которое
том числе серосодержащие, приобретается кальциевая позволяет получать высокие урожаи сельскохозяйственных
и известково-аммиачная селитра, увеличивается приме- культур. В хозяйстве вносят высокие дозы минеральных
нение жидких азотных удобрений. Изменилась структура удобрений, в период роста и развития культур применяют
посевных площадей: уменьшилась доля кормовых культур, микроудобрения, ежегодно используют органические удо-
расширяются посевы рапса, подсолнечника, сои, рыжика и брения, проводят известкование.
др. Наблюдается тенденция к повышению продуктивности Выводы. Результаты мониторинга состояния почвен-
пашни. В 2015 г. она составила 3,36 тыс. зерн. ед./га. ного плодородия пашни Липецкой области показывают:
В Липецкой области большинство хозяйств применяют средневзвешенное содержание гумуса уменьшилось с современные технологии выращивания сельскохозяй- 6,1% до 5,7%, что соответствует средней степени гуму-ственных культур, которые предусматривают рациональ- сированности; средневзвешенное содержание подвижное использование минеральных удобрений, измельчение ного фосфора увеличилось с 46 мг/кг (низкое) до 97 мг/кг и заделку соломы совместно с азотными удобрениями, (среднее); значительных изменений по обменной кислот-применение современной техники. Например, в ООО ности (pHKCl), средневзвешенному содержанию обменного «Лебедянское» Лебедянского района в течение ряда лет калия не произошло: соответственно 5,3 - в I цикле, 5,4 - в проводят промежуточный посев сидератов. В качестве X цикле и 101 мг/кг - в I цикле, 112 мг/кг - в X цикле. В про-сидеральных культур использовали рапс и горчицу. В межуточных циклах отмечены незначительные колебания ООО «Май» Липецкого района регулярно осуществляют калия в пределах 10 мг/кг в ту или иную сторону. Средне-подкормку озимых культур по результатам листовой взвешенное содержание серы за период с 1987-1989 гг. диагностики. В ООО «Раненбургъ» Чаплыгинского района по 2008-2012 гг. уменьшилось с 9,4 до 5,8 мг/кг. высевают семена лучших сортов и гибридов, применяют Несмотря на резкое сокращение применения удобре-микроудобрения, широко используют подкормки. Одно из ний и мелиорантов в области в период с 1994 по 2005 гг., передовых хозяйств в Липецкой области - ОАО им. Лер- значительного ухудшения агрохимических показателей не монтова Становлянского района. На предприятии широко произошло. При соблюдении технологии выращивания используют современную технику, соблюдают севооборот, сельскохозяйственных культур, научно-обоснованном при-выращивают и используют в качестве сидерального удо- менении удобрений возможно получение высоких урожаев брения клевер, солому измельчают и запахивают с азотны- хорошего качества без ущерба для плодородия почв.
Литература.
1. Ахтырцев Б.П., Сушков В.Д. Почвенный покров Липецкой области. Воронеж: издательство Воронежского университета, 1983. 264 с.
2. Сискевич Ю. И. Агрохимический мониторинг при кадастровой оценке пахотных земель в зонах интенсивного земледелия: автореферат диссертации канд. географич. наук. Воронеж, 2007. 22 с.
3. Агрометеорологический обзор по Липецкой области за 2014-2015 сельскохозяйственный год. Липецк: ГУ «Липецкий областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды», 2015. 25 с.
4. Мониторинг содержания органического вещества в пахотных почвах ЦЧР/ П.А. Чекмарёв, С.В. Лукин, Ю.И. Сискевич, Н.П. Юмашев, В.И. Корчагин, А.Н. Хижняков //Достижения науки и техники АПК. 2011. №9. C. 23-26.
5. Иванов А.Л., Державин Л.М. и др. Рекомендации по проектированию интегрированного применения средств химизации в ресурсосберегающих технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия. М: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. 464 с.
6. Лебедева Л.А., Едемская Н.Л. Научные принципы системы удобрения с основами экологической агрохимии. М: издательство МГУ, 2004. 320 с.
7. Васильева В.А., Филиппова Н.В. Справочник по органическим удобрениям. М: Росагропромиздат, 1988. 255 с.
8. Панников В.Д., Минеев В. Г. Почва, климат, удобрение и урожай. М.: Колос, 1977. 416 с.
9. Шеуджен А.Х. Агрохимия чернозема. Майкоп: ОАО «Полиграф-ЮГ», 2015. 232 с.
10. Мониторинг кислотности пахотных почв Центрально-Чернозёмного района/П.А. Чекмарёв, С.В.Лукин, Ю.И. Сискевич, Н.П. Юмашев, В.И. Корчагин, А.Н. Хижняков //Достижения науки и техники АПК. 2011. №7. C. 6-8.
11. Кореньков Д. А. Справочник агрохимика. М.: Россельхозиздат, 1980. 286 с.
12. АнспокП. И. Микроудобрения. Справочная книга. Л.: Колос, Ленингр. отд-ние, 1978. 272 с.
13. Квасов В. А. Эколого-агрохимические основы плодородия черноземов и продуктивность земледелия в условиях лесостепи ЦЧЗ: монография. Воронеж: ВГАУ им К. Д. Глинки, 1999. 220 с.
MONITORING OF AGROCHEMICAL CHARACTERISTICS OF SOILS IN LIPETSK REGION
P.A. Chekmarev1, Yu.I. Siskevich2, N.S. Brovchenko2, K.N. Gasiev3, V.A. Nikulova3
1Ministry of Agriculture of Russia, Orlikov per., 1/11, Moskva, 107139, Russian Federation 2Center of Agrochemical Service «Lipetskii», Boevoi proezd, 28, Lipetsk, 399037, Russian Federation 3 Station of Agrochemical Service «Eletskaya», ul. Kostenko, 59, Elets, Lipetskaya obl., 399333, Russian Federation Summary. It is represented the monitoring data of soil fertility of arable land over the cycles of agrochemical survey over the period since1964to 2012 and on January 1st, 2016. We showed the dynamics of the following soil fertility parameters: the content of humus, mobile phosphorus, exchange potassium, sulfur and trace elements, exchange acidity pH(KCl). The humus content decreased by 0.4% for the investigation period, because of insufficient application of organic fertilizers. The increase in the average weighted amount of mobile phosphorus in the soil on 51 mg/kg is due to the phosphorite application at the dose about 1.7 t/ha of ground phosphate at poor soils, as well as due to the application of sufficient doses of phosphorus-containing mineral fertilizers in the IV, V and VI cycles of the survey, when the intensity of the balance of this element was 278, 266 and 318%, correspondingly. There were not significant changes in the average weighted content of potassium over the cycles of the agrochemical survey, but it was registered the decrease in the fraction of soils with higher its content and insufficient application of potassium fertilizers. From III to VI cycles the potassium balance was positive with the intensity 102-124%; the following years it became distinctly negative: in 2015 it was minus 50 kg/ha of arable land, the intensity was 42%. The weighted average content of exchange potassium preserves at the same level due to the high content of its total forms in chernozems. Liming of acid soil decreased soil acidity (pH(KCl)) by 0.1 units from I to XII cycles. Calculations of the balance of nutrients and calcium show that they are not fully replenished. If the applications of chemicals stay at a low level, chernozem degradation will be inevitable. Keywords: soil, monitoring, agrochemical characteristics, fertilizers, liming, nutrient balance.
Author Details: P.A. Chekmarev, D. Sc. (Agr.), member of the RAS, director of division; Yu.I. Siskevich, Cand. Sc. (Geogr.), director, (e-mail: [email protected]); N.S. Brovchenko, Cand. Sc. (Agr.), leading agrochemist; K.N. Gasiev, Cand. Sc. (Agr.), director, (e-mail: [email protected]); V.A. Nikulova, head of division.
For citation: Chekmarev P. A., Siskevich Yu.I., Brovchenko N.S., Gasiev K.N., Nikulova V.A. Monitoring of Agrochemical Characteristics of Soils in Lipetsk Region. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2016. V.30. No. 8. Pp. 9-16 (in Russ.).
