CC BY
56
УДК 631.45:631.8(470.324)
МОНИТОРИНГ АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВ ЮГО-ВОСТОЧНЫХ И ЮЖНЫХ РАЙОНОВ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ
М.А. Жабин, к.с.-х.н., С.В. Мухина, д.с.х.н., Ю.А. Коновалов, С.Н. Мещеряков
Станция агрохимической службы «Таловская», e-mail: agrohim_36_2@mail.ru
Обобщен 50-летний материал агрохимического обследования почв сельскохозяйственного назначения юго-восточных и южных районов Воронежской области. На основе анализа выявлены закономерности изменения основных параметров почвенного плодородия: содержание органического вещества, подвижные формы фосфора и калия, кислотность.
Ключевые слова: органическое вещество почвы, подвижный фосфор, обменный калий, кислотность, мониторинг, плодородие почв.
MONITORING OF THE BASIC AGROCHEMICAL INDICATORS OF SOIL SOUTHEAST AND SOUTHERN AREAS OF THE VORONEZH REGION M.A. Zhabin, S.V. Mukhina, J.A. Konovalov, S.N. Meshcherjakov
The 50-year-old material of agrochemical inspection of soils of agricultural purpose of southeast and southern areas of the Voronezh region is generalized. On the basis of the analysis laws of change of key parameters of soil fertility are revealed: maintenances of organic substance, mobile forms ofphosphorus and potassium, acidity.
Keywords: organic substance of soil, mobile phosphorus, exchange potassium, acidity, monitoring, fertility of soils.
Почва, обладающая свойством плодородия, выступает как главное средство производства в сельском хозяйстве. Плодородие способно удовлетворять потребности выращиваемых сельскохозяйственных культур в элементах питания для создания высоких урожаев, а также обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности. Агрохимическая служба Российской Федерации с момента подписания Н.С. Хрущевым Постановления от 9 апреля 1964 г. № 319 «О создании единой государственной агрохимической службы сельского хозяйства» 50 лет проводит мониторинг состояния плодородия почв.
Цель данной работы - анализ 50-летней динамики основных показателей плодородия пахотных почв юго -восточных и южных районов Воронежской области.
Воронежская область находится в ЦЧЗ, протянувшись с юга на север на 350 км, с запада на восток на 300 км, занимая площадь свыше 5 млн. га. В области 32 сельскохозяйственных административных района: 19 северо-западных обслуживает Центр агрохимической службы «Воронежский», 13 юго-восточных и южных обслуживает станция агрохимической службы «Талов-ская».
Воронежская область располагает одним из самых высоких потенциалов плодородия земель в стране благодаря чему, в расчете на единицу площади, здесь производится продукции сельского хозяйства значительно больше, чем в других регионах. Три района: Бобровский, Новохоперский и Таловский находятся в лесостепной природной зоне. В этих районах преобладают черноземы типичные. Остальные десять районов (Бо-гучарский, Бутурлиновский, Верхнемамонский, Во-робьевский, Калачеевский, Кантемировский, Ольховат-ский, Павловский, Петропавловский и Россошанский) расположены в степной природной зоне, в которой преобладают черноземы обыкновенные. Общая площадь сельскохозяйственных угодий 1649,1 тыс. га, из них 1292,9 тыс. га пашня. Соотношение почв тринадца-
ти районов представлено в основном черноземом обыкновенным - 63,1% площади, черноземом типичным - 21,5%, черноземом выщелоченным - 7,7%, луго-во-черноземными почвами - 3,7%, черноземом южным - 2,0%, другими почвами - 2,0% [1].
Продолжительность вегетационного периода колеблется от 184 до 190 дней. Сумма среднесуточных температур выше +10°С составляет 2440-2930°С. Среднемесячная температура января на востоке области составляет -9,2°С, на юге -8,2°С, в июле на востоке и юге +21,8°С. До восточной половины чаще доходят антициклонные сухие воздушные массы из районов Средней Азии и Нижнего Поволжья. В период вегетации растений они обусловливают бездождливую, с высокими температурами погоду, сопровождающуюся суховеями. Осадки выпадают неравномерно, со значительными колебаниями по годам и сезонам. На территории обслуживаемой зоны в среднем за год выпадает 450500 мм осадков. Из всей годовой суммы осадков более 2/3 приходится на апрель-октябрь, но в связи с повышенными температурами в этот период увеличивается и испаряемость с поверхности почвы. Таким образом, вся территория находится в зоне неустойчивого увлажнения.
При обследовании пахотного слоя почвы (0-25 см) отбирали одну объединенную почвенную пробу с площади 15 га. В отобранных образцах определяли: органическое вещество (гумус) по Тюрину в модификации ЦИНАО, подвижные формы фосфора и калия по Чири-кову в модификации ЦИНАО, рНкс1 методом ЦИНАО.
Наиболее высоким содержанием гумуса в пахотном слое характеризуются юго-восточные районы области: Таловский, Бутурлиновский (6,00%), Воробьевский (5,80%). В почвах южных районов более низкое содержание гумуса: Петропавловский (4,00%), Богучарский (4,30%), Павловский (4,50%). Согласно группировке по содержанию гумуса почвы обследованных районов относятся к малогумусированным (табл. 1). Почвы Пет-
1. Средневзвешенное содержание гумуса в почвах юго-восточных и южных районов
Район 1965-1978 гг. 1979-1985 гг. 1986-1990 гг. 1991-1995 гг. 1996-1999 гг. 2000-2005 гг. 2006-2010 гг.
Таловский 6,37 6,22 6,20 6,00 6,17 5,60 6,00
Бобровский 5,56 5,66 5,70 5,85 5,69 5,60 5,50
Новохоперский 5,03 5,29 5,40 5,20 5,40 5,50 5,50
Бутурлиновский 6,40 6,40 5,90 6,10 6,10 6,20 6,00
Богучарский 4,04 4,25 4,50 4,00 4,40 4,40 4,30
Воробьевский 6,32 6,29 5,90 6,00 5,92 5,80 5,80
Верхнемамонский 4,10 4,31 4,60 5,00 4,83 4,70 5,00
Кантемировский 4,97 4,97 4,80 4,80 4,60 4,70 4,90
Калачеевский 5,30 5,38 5,50 5,30 5,47 4,90 5,30
Россошанский 5,15 5,03 5,10 5,00 4,94 5,20 5,10
Ольховатский 5,39 4,32 5,40 5,30 5,27 5,30 5,30
Павловский 4,56 4,51 4,40 4,70 4,81 4,70 4,50
Петропавловский 3,93 4,03 4,30 4,00 4,10 4,10 4,00
По районам 5,16 5,13 5,10 5,10 5,20 5,10 5,20
ропавловского района по обеспеченности почв гумусом относятся к слабогумусированным.
Средневзвешенное содержание гумуса по восьми турам обследований с 1965 по 2010 г. составило 5,14%, за VIII тур обследования - 5,20%. Если сравнить этот показатель с аналогичным показателем за I тур обследования (5,16%), то можно сказать, что гумусное состояние практически не изменилось. Сравнительная оценка количества гумуса между I и VIII турами обследования показывает, что в восьми районах (Таловском, Бобровском, Бутурлиновском, Воробьевском, Канте-мировском, Россошанском, Ольховатском, Павловском) наметилась тенденция к его падению в почвах пашни за этот период, в четырех районах (Новохоперском, Богучарском, Верхнемамонском, Петропавловском) отмечается тенденция к его повышению. В Кала-чеевском районе, несмотря на некоторые колебания, как в сторону роста, так и в сторону снижения количество гумуса в пахотном горизонте осталось на уровне 1965 г. Наметившаяся тенденция уменьшения количества гумуса по административным районам к 1990-1995 гг. - результат снижения применения минеральных и органических удобрений в этот период, нарушения ба-
ланса между расходными и приходными статьями органической части почвы. В сложившейся обстановке потребность растений в элементах питания удовлетворялась за счет минерализации органического вещества.
В последнее десятилетие для стабилизации плодородия черноземов в хозяйствах стали уделять большое значение подбору севооборотов с благоприятным соотношением гумусоемких и гумусосберегающих культур, наращиванию доли в севооборотах однолетних и многолетних трав, посеву зернобобовых, использованию в качестве органического удобрения сидеральных культур и соломы [2]. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почвах региона необходимо ежегодно вносить 6-8 т/га органических удобрений. В настоящее время органику вносят приблизительно около 2 т/га посевной площади.
К VIII туру слабогумусированные почвы увеличились до 19,1% относительно IV тура, в котором эта градация составляла 17,8%. Возрастает также и количество малогумусированных почв от 51,7 до 59,8%. Площадь среднегумусированных почв снизилась с 27,0 до 20,3%.
Регулирование фосфатного режима считается одним
2. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора
в почвах юго-восточных и южных районов Воронежской области, мг/кг
Район 1965-1970 1971-1978 1979-1985 1986-1990 1991-1995 1996-2000 2001-2005 2006-2010
гг. гг. гг. гг. гг. гг. гг. гг.
Таловский 73 75 88 90 117 93 99 85
Бобровский 73 85 5,70 107 117 95 100 117
Новохоперский 75 83 127 93 94 82 85 114
Бутурлиновский 83 79 84 108 122 99 106 106
Богучарский 57 59 63 86 76 68 63 93
Воробьевский 79 75 83 97 116 109 84 90
Верхнемамонский 63 66 72 86 96 82 76 78
Кантемировский 55 44 59 72 91 89 70 74
Калачеевский 65 66 80 92 111 95 72 73
Россошанский 65 63 65 96 107 93 78 76
Ольховатский 62 55 61 100 102 83 77 73
Павловский 67 78 78 90 97 94 84 79
Петропавловский 59 68 70 87 92 70 73 87
По районам 67 69 91 92 102 90 82 88
из основных способов повышения производительной способности почв и урожайности сельскохозяйственных культур. В целом по обследуемым районам содержание подвижных фосфатов в пахотном слое почвы находится в пределах среднего и повышенного уровней.
Повышенное содержание подвижного фосфора отмечается в трех обследуемых районах - Бобровском, Новохоперском, Бутурлиновском. Количество подвижного фосфора в почвах этих районов варьирует от 106 до 117 мг/кг, в остальных от 73 до 93 мг/кг. С продвижением по направлению к югу области количество фосфора в пахотных горизонтах почв постепенно уменьшается.
При сравнительной оценке содержания фосфора в почвах по циклам обследования установлено, что к VIII туру средневзвешенное количество подвижного фосфора увеличилось на 31,3% относительно I тура. Так, если в 1965-1970 гг. концентрация подвижных фосфатов была 67 мг/кг, то в 2006-2010 гг. этот показатель составлял 88 мг/кг. Почв с повышенной и высокой обеспеченностью подвижными фосфатами увеличилось от 8,8 до 29,6% и от 0,8 до 5,8% соответственно. Низкое содержание подвижного фосфора снизилось к VIII туру с 24,6 до 11,0%. Процентное соотношение почв со средней обеспеченностью подвижным фосфором изменилось также в сторону уменьшения с 58,9 до 51,3%. Из 876,3 тыс. га пашни 449,7 тыс. га относится к среднеобеспеченным этим элементом питания.
Мониторинг валового фосфора пахотного горизонта за столетний период, проведенный С.В. Мухиной [3] на черноземе обыкновенном Каменной Степи, показал снижение его содержания на 0,056 абсолютных процентов, или на 21,2 относительных. Запасы валового фосфора на начало «Особой экспедиции...», руководимой В.В. Докучаевым в 1892-1894 гг., составляли 4,86 т/га, за столетний период они снизились в результате минерализации до 3,83 т/га. Произошла потеря 1/5 части запасов валового фосфора. При сельскохозяйственном использовании черноземов усиливаются процессы разложения органического вещества. В почвах интенсивно протекают процессы мобилизации подвижных
фосфатов из валовых форм фосфора. Усиление антропогенной нагрузки на почву приводит к возрастанию подвижности фосфорных соединений, что без применения агрохимических средств ведет к снижению потенциального плодородия черноземных почв. К подобному выводу приходят многие исследователи [4-7].
Одним из важнейших показателей состояния плодородия почв является калийный режим. Значение этого элемента многообразно. Его удачно называют «солью земли», и наиболее образно это качество подчеркнул академик А.Е. Ферсман [8]. Средневзвешенное содержание обменного калия в почве по административным районам (табл. 3) изменяется в пределах от 106 мг/кг (Павловский, Петропавловский) до 139-148 мг/кг (Верхнемамонский, Кантемировский, Новохоперский).
Содержание обменного калия с 1965 по 2010 г. практически во всех районах увеличилось до 11,4%. Так, если в I туре оно составляло 114 мг/кг, то в VIII -127 мг/кг. Содержание обменного калия в пахотном слое юго-восточных и южных районов в основном находится в пределах четвертого и пятого классов обеспеченности, то есть повышенного и высокого уровня.
Площадь пашни с повышенным содержанием обменного калия составляет 293 тыс. га, или 33,4% от всех обследуемых площадей (876,3 тыс. га). Процентное соотношение почв пашни с высоким содержанием этого элемента - 50,8% (445,2 тыс. га). Численность почв со средней обеспеченностью снизилась от 11,4% в I туре до 8,9% в VIII.
Характеристика калийного режима почв Каменной Степи показывает, что в результате антропогенного воздействия усиливаются трансформационные процессы соединений калия. Количество валового калия снижается со скоростью падения 5,5 x 10-3 абсолютных процента. Отмечается нарастание необменных калийных форм из калия минерального скелета. В свою очередь, пополнение обменного калия происходит в результате интенсивного протекания процессов мобилизации и увеличение запасов обменного калия из его необменных форм, что свидетельствует о деградации потенциального калийного фонда в размере 0,3 относительных процента в год. По мнению В.В. Прокошева и
3. Средневзвешенное содержание обменного калия в почвах юго-восточных и южных районов Воронежской области, мг/кг
Район 1965-1970 1971-1978 1979-1985 1986-1990 1991-1995 1996-2000 2001-2005 2006-2010
гг. гг. гг. гг. гг. гг. гг. гг.
Таловский 126 116 119 129 127 112 142 133
Бобровский 112 100 116 121 120 132 125 115
Новохоперский 137 83 127 93 126 138 158 148
Бутурлиновский 117 109 118 129 146 149 153 135
Богучарский 107 127 130 131 128 139 154 137
Воробьевский 129 119 119 121 144 126 148 137
Верхнемамонский 103 109 112 112 110 144 121 139
Кантемировский 104 133 142 132 143 132 141 139
Калачеевский 127 115 124 125 122 136 115 136
Россошанский 121 119 129 135 125 142 132 120
Ольховатский 95 108 129 128 138 147 148 107
Павловский 112 95 108 113 125 140 121 106
Петропавловский 98 98 118 126 115 133 137 106
По районам 114 113 124 127 128 134 138 127
4. Кислотность почв юго-восточных и южных районов Воронежской области
Район 1986-1990 гг. 1991-1995 гг. 1996-2000 гг. 2001-2005 гг. 2006-2010 гг.
Таловский 5,9 6,0 5,7 5,9 5,9
Бобровский 5,7 5,7 5,6 5,5 5,6
Новохоперский 5,8 5,6 5,9 5,7 5,9
Бутурлиновский 6,1 6,0 6,2 6,2 6,1
Богучарский 6,1 6,2 6,4 6,4 6,5
Воробьевский 6,1 6,0 6,1 6,1 6,2
Верхнемамонский 5,9 5,8 6,0 6,0 6,2
Кантемировский 6,2 6,2 6,5 6,6 6,6
Калачеевский 6,2 6,2 6,4 6,3 6,4
Россошанский 6,2 6,2 6,6 6,7 6,6
Ольховатский 6,3 6,3 6,7 6,8 6,3
Павловский 5,9 6,0 5,9 5,7 5,8
Петропавловский 5,9 5,7 5,8 5,8 5,7
По районам 6,0 6,0 6,0 6,1 6,1
И.П. Дерюгина [9], эти запасы не беспредельны и рано или поздно наступит момент, когда процесс станет необратимым. Причиной ухудшения обеспеченности растений калием может быть не только абсолютное снижение его количества, но и ослабление способности почвы поддерживать свое исходное состояние, несмотря на высокую буферную способность черноземных почв.
Минерализация органических веществ, растворение труднорастворимых соединений, различные физико-химические процессы в значительной степени определяются реакцией почвы. От нее во многом зависит доступность питательных элементов растениям, микробиологическая активность почвы, скорость и направленность происходящих в ней процессов. В настоящее время почвы пяти районов (Таловский, Бобровский, Новохоперский, Павловский, Петропавловский) имеют реакцию близкую к нейтральным (рНкс1 5,6-5,9), почвы остальных районов - нейтральные (рНкс1 6,1-6,6). Характеризуя ситуацию отдельно по административным районам, следует отметить, что только в трех (Бобровский, Павловский, Петропавловский) из тринадцати обследуемых районов отмечается тенденция к изменению реакции почвы в сторону снижения отрицательного логарифма на 0,1-0,2 единицы, в остальных районах реакция смещается в сторону увеличения на 0,1 -0,4
единицы (табл. 4). С 1986 по 2010 г. величина обменной кислотности сдвинулась на 0,1 единицу в сторону повышения отрицательного логарифма. Это изменение составило 1,7%. Сравнивая процентное соотношение градаций степени кислотности почв IV и VIII туров, можно сказать, что доля слабокислых почв увеличилась с 13,3 до 15,2%. Доля почв близких к нейтральным также повысилась с 22,9 до 23,1%. Процент сильнокислых и среднекислых почв снизился, соответственно с 0,8 до 0,1 и с 3,6 до 2,2. Доля почв с нейтральной реакцией не изменилась и составляет 59,4%, что из всей обследованной площади занимает 520,2 тыс. га.
Подводя итог, можно отметить, что почвы различных административных районов обследуемой зоны Воронежской области различаются по своему плодородию. В среднем по зоне почвы характеризуются как малогумусированные (5,2% гумуса), среднеобеспеченные подвижным фосфором (88 мг/кг), высокообеспеченные обменным калием (127 мг/кг). Основная часть почв имеет нейтральную реакцию. Результаты мониторинга за 50-летний период показали, что существенных изменений по содержанию гумуса и рНка не прослеживалось. Отмечается повышение средневзвешенного содержания подвижного фосфора на 31,3% и обменного калия на 11,4%
Литература
1. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Воронежской области: Под общей ред. А.В. Гордеева. - Воронеж: Кварта, 2013. - 446 с.
2. Русакова И.В. Воспроизводство плодородия почв на основе использования возобновляемых биоресурсов // Агрохимический вестник, 2013, № 4. - С. 7-12.
3. Мухина С.В. Агрохимические и экологические аспекты применения удобрений на черноземах юго-востока ЦЧЗ: диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук. - Каменная Степь, 2006. - 580 с.
4. Акулов П.Г. Воспроизводство плодородия и продуктивность черноземов: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук. - М., 1994. - 73 с.
5. Щербаков А.П., Васенев И.И. Агроэкологическое состояние черноземов ЦЧО. - Курск: ГУИПП, 1996. - 326 с.
6. Шафран С.А. Динамика применения удобрений и плодородие почв // Агрохимия, 2004, № 1. - С. 9-17.
7. Давыдов И.В. Изменение состава и свойств черноземов обыкновенных и южных Ростовской области при сельскохозяйственном использовании // Агрохимический вестник, 2007, № 5. - С. 2-3.
8. Ферсман А.Е. Полезные ископаемые Кольского полуострова. - М.: ЕЕ Медиа, 2012. - 349 с.
9. Прокошев В.В., Дерюгин И.П. Калий и калийные удобрения. - М.: Ледум, 2000. - 185 с.
