CC BY
10
2. Сокращение доз вносимых фосфорных удобрений.
3. Рационализацию использования минеральных и органических удобрений, обеспечивающих сокращение непроизводительных потерь питательных элементов и повышение продуктивности возделываемых культур, сохранение плодородия почв и оптимизацию состояния агроэкосистем тестового полигона и окружающего агроландшафта.
Л и т е р а т у р а
1. Комаров А.А., Суханов П.А. О мониторинге плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения в условиях Ленинградской области //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2010. -№21. - С.11-17.
2. Суханов П.А., Комаров А.А., Кирсанов А.Д. Динамика изменения агрохимических свойств почв на тестовых полигонах Ленинградской области //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. -2013. -№33. - С.12-19.
УДК 631.452 (470.62/.67) Доктор с.-х. наук А.А. НОВИКОВ
([email protected]) Канд. биол. наук Е.Ю. КРИВОКОНЕВА (НИМИ ДГАУ ФГБОУ ВПО, [email protected]) Канд. с.-х. наук Д.А. ШЕВЧЕНКО (ФГБОУ ВПО "Ставропольский ГАУ, [email protected])
МОНИТОРИНГ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМОВ ОБЫКНОВЕННЫХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ
Черноземы, мониторинг, плодородие, эрозия, потери почвы, гумус, азот, фосфор, калий
Экологическое состояние неотъемлемой составляющей биосферы - почвы в современных условиях приближается к опасному рубежу, за которым может последовать непоправимая катастрофа. Решение такого сложного комплекса проблем на конкретной географической территории возможно, прежде всего, на основе исследований факторов, определяющих состояние плодородия почв.
Анализ мониторинга плодородия почв Ставропольского края показал, что площадь дефлированных земель с 2000 г. возросла на 19,7%, эродированных - 1,3, подверженных совместному проявлению водной и ветровой эрозии - 9,9, переувлажненных - 15,4, заболоченных -на 54,6% [1, 2, 3]. Ежегодно в результате проявления водной и ветровой эрозии теряется 30-40 млн тонн самого плодородного верхнего слоя. По данным Государственного центра агрохимической службы "Ставропольский", площадь пашни с низким и очень низким содержанием органического вещества в среднем по краю составляет 92%, средним - 7%, высоким - только 1%, низким и средним содержанием подвижного фосфора - 96%.
Особый интерес при этом в условиях Ставропольского края представляют черноземы южноевропейской фации Центрального Предкавказья, расположенные в зоне достаточного увлажнения, куда входят Георгиевский, Кировский, Минераловодский и Предгорный районы. По состоянию на 01.01.2006 г. (VII тур агрохимического обследования) 83,7% площади Кировского района занимают почвы с низким (менее 4%) содержанием гумуса. Удельный вес почв, среднеобеспеченных органическим веществом, составляет 16,3%. Средневзвешенное содержание гумуса в пахотном слое почв - 3,22%.
При сравнении содержания гумуса по турам экологического мониторинга четко прослеживается падение его в течение времени (табл. 1).
Такие изменения закономерны даже в годы наибольшего применения удобрений, в том числе органических, - основных источников пополнения гумуса, баланс его был отрицательным.
Аналогичные закономерности обнаруживаются и в отношении основных элементов минерального питания растений. Так, содержание доступных фосфатов к 1998 году по сравнению с предыдущим туром агрохимического обследования в Минераловодском районе снизилось с 32 мг/кг
до 25 мг/кг, калия - с 409 до 364 мг/кг, то есть на 22 и 11% соответственно. Еще острее ситуация складывалась в Предгорном и Георгиевском районах.
Т а б л и ц а 1. Динамика содержания гумуса в почвах Кировского района по турам агрохимического обследования, %
Тур обследования
I 19641968гг. II 1968-1976 гг. III 1976-1983 гг. IV 1983-1988 гг. V 1988-1993 гг. VI 1993-1996 гг. VII 2006 г.
4,71 4,69 3,60 3,60 3,50 3,35 3,22
В Кировском районе Ставропольского края содержание подвижного фосфора с началом аграрных реформ (1988-1993гг.) до настоящего времени снизилось с 34 мг/кг почвы до 22 мг/кг. Отсутствие деградации почв по засолению в этой зоне отмечается только в Георгиевском и Кировском районах.
Еще более неблагоприятные условия для формирования интенсивных систем земледелия обусловливаются проявлением эрозионных процессов. Это один из самых неблагоприятных факторов природного и антропогенного происхождения, который наиболее отрицательно сказывается на плодородии почв.
Мощность гумусового горизонта в несмытой почве составила 95 см, снижаясь до 70 в слабосмытый и до 27 см в сильно смытой (табл. 2).
Т а б л и ц а 2. Содержание гумуса в черноземе обыкновенном, %
Горизонт | Глубина, см | Гумус, % Горизонт | Глубина, см | Гумус, %
Мощный, несмытый Среднемощный слабосмытый
Ап 0-24 3,46 Ап 0-24 2,91
А1 24-42 3,11 АВ1 24-47 2,67
АВ1 42-68 2,73 АВ2 47-70 1,85
АВ2 68-95 1,95 В (ВС) 70-90 1,31
В (ВС) 95-120 1,20 Маломощный, сильносмытый
АВп 0-27 1,70
В (ВС) 27-47 1,22
Содержание гумуса в пахотном горизонте слабосмытой почвы меньше на 16%, чем несмытой, на 51% - в сильносмытой. В нижних горизонтах чернозема несмытого и его эродированных аналогах оно примерно одинаковое. Но по глубине залегания генетических горизонтов произошло их перемещение: в слабосмытой почве горизонт АВ1; В (ВС) - на АВ2; в сильносмытой почве - В (ВС) на место Ап.
Т а б л и ц а 3. Валовой азот и его фракционный состав в черноземе обыкновенном, мг/кг
Горизонт Валовой В том числе
минеральный легкогидро-лизуемый трудногидро-лизуемый негидро-лизуемый
Несмытый
Ап 243,0 6,8 16,4 34,5 185,3
А1 220,3 5,0 10,4 31,3 173,6
АВ1 190,8 2,8 9,9 27,6 150,5
АВ2 152,2 0,8 8,4 21,3 121,7
Слабосмытый
Ап 210,0 5,9 14,1 28,4 161,6
АВ1 188,1 2,8 9,4 27,0 148,9
АВ2 151,6 1,0 8,0 20,1 122,5
Сильносмытый
АВп 142,4 2,1 8,0 21,4 110,9
По мере усиления эрозионных процессов изменялся и состав почвенного азота, хотя и в меньшей степени, чем гумуса: органическое вещество почвы, подверженной эрозии, имеет пониженную способность к минерализации [4].
Содержание валового азота в пахотном горизонте чернозема обыкновенного слабосмытого на 14% меньше, чем несмытого, в связи с потерей Ап и частично Ап (табл. 3). В горизонтах АВ1 и АВ2, незатронутых эрозией, количество его практически такое же, как в несмытой почве. В сильноэродированной почве в результате утраты А1, АВ1, АВ2 и вовлечения в пахотный слой нижележащих горизонтов содержание валового азота на 41% меньше, чем в несмытой [5].
Эрозионные процессы, вызвав утрату почвы, а в ней и валового азота, ухудшили и его фракционный состав - количество всех фракций снизилось, из них минерального в слабосмытой почве на 13%, легкогидролизуемого - на 14%, трудногидролизуемого - на 18% при содержании этих фракций в несмытой почве 6,8; 16,4 и 34,5 мг/кг. В черноземе сильносмытом при значительном смыве почвенного покрова при потере способности почвы к минерализации снижение минеральных и легкогидролизуемых фракций было самым высоким - соответственно 69 и 51, трудногидролизуемых
- всего 38%.
Доля минерального и легкогидролизуемого азота в слабосмытой почвы не изменилась, трудногидролизуемого уменьшилась за счет увеличения части негидролизуемого. В пахотном слое чернозема сильносмытого по сравнению с несмытым доли минерального и легкогидролизуемого азота стало меньше, трудно и негидролизуемого - больше.
Эрозия привела к ухудшению и физических свойств почвы. Заметно возросла ее плотность в ненарушенном состоянии - на 0,09-0,30 г/см3, снизилась, особенно в сильносмытой почве, пористость
- от 55,1 до 47,3, водопрочных агрегатов - от 53,6 до 43,8%, что сказалось на водопроницаемости, которая в сильносмытой почве по сравнению с несмытой и слабосмытой стала меньше соответственно в 1,9-1,4 раза [3].
Т а б л и ц а 4. Динамика минерального азота в почве по фазам роста и развития растений, мг/кг
Культуры севообо- Фазы роста и развития растений
Слой почвы, весеннее кущение ход в трубку зерновых, колошение
рота см озимых, посев 8-10 листьев зерновых, цветение олная спелость
яровых подсолнечника подсолнечника
Озимая пшеница по занятому пару 0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 6,8 5,6 4,9 4,3 4,3 6,0 5,0 4,8 4,8 4,4 5,6 2,9 3,1 2,8 2,8 6,5 3,9 3,5 2,7 2,7
Озимая ппшеница по озимой пшенице 0-20 20-40 40-60 60-80 80-100 6.4 5,2 4.8 4.5 4,4 5,9 4.7 4.8 4,6 4,5 5,4 3,0 3,2 2,8 2,7 7,0 4,0 3,2 2.7 2,5
0-20 9,7 8,7 7,5 7,2
Яровой ячмень 20-40 40-60 60-80 9,1 5,9 6,9 7,5 5,5 5,1 5,6 4,2 4,0 5,6 4,2 3,8
80-100 5,0 4,8 3,6 4,0
Подсолнечник 0-20 20-40 40-60 11,0 6,1 5,2 13,6 8,0 5,0 7,5 5,3 5,3 2,8 2,3 2,0
60-80 4,8 4,8 3,7 1,2
80-100 4,8 4,0 3,1 1,3
Наши исследования режима азотного питания культурами севооборота показали заметное его ухудшение.
В осенне-зимний и ранневесенний периоды усиливались процессы денитрификации и иммобилизации минерального азота, вызванные повышением влажности и понижением температуры
почвы. Некоторая часть азота поглощалась озимой пшеницей, вегетация которой продолжалась до поздней осени, неоднократно возобновлялась зимой. Имела место, по-видимому, и миграция нитритов за пределы метрового слоя почвы.
В результате этих процессов содержание минерального азота в почве к фазе весеннего кущения озимой пшеницы снижалось, и тем сильнее, чем больше его имелось осенью. Это определило практически одинаковое содержание Кмин. в почве под озимой пшеницей после занятого пара и после озимой пшеницы - в слое 0-20 см - 6,8-6,4 мг/кг. Несколько больше его содержалось в этом слое почвы в период посева ярового ячменя - 9,7; подсолнечника -11,0 мг/кг.
В течение дальнейшей вегетации наблюдалось снижение минерального азота под всеми культурами по всему метровому слою почвы - в верхних слоях больше, чем глубоких, где его содержание было минимально (табл. 4).
Как видно из данных табл. 4, к концу вегетации количество минерального азота на посевах озимой пшеницы и ячменя в слое почвы 0-40 см несколько повышалось, что было обусловлено прекращением его отчуждения растениями и активацией процесса нитрификации после выпадения осадков. Индивидуальные особенности режима азотного питания характерно для культуры подсолнечника. Здесь на протяжении всех фаз роста и развития количество минерального азота закономерно уменьшалось по всем исследуемым слоям почвы.
Т а б л и ц а 5. Динамика доступных фосфатов в почве по фазам роста и развития растений, мг/кг
Фазы роста и развития растений
Культуры севооборота Слой почвы,см посев озимой пшеницы весеннее кущение озимой пшеницы од в трубку зерновых, 8-10 листьев подсолнечника колошение зерновых, цветение подсолнечника полная спелость растений
Озимая пшеница 0-20 16,8 17,2 16,6 15,8 15,4
по занятому пару 20-40 10,5 11,0 10,6 10,4 10,0
Озимая пшеница 0-20 16,6 17,8 16,4 16,0 15,6
по озимой 20-40 10,6 11,2 10,8 10,6 9,6
Яровой 0-20 17,0 16,2 15,8 15,8
ячмень 20-40 10,8 10,4 10,5 10,6
Подсолнечник 0-20 18,4 17,2 16,8 16,6
20-40 11,0 10,8 10,5 10,6
В отличие от азота, который определяет, главным образом, рост вегетативной массы растений и качество зерна, наличие фосфора способствует дружному появлению всходов растений, способствует энергичному формированию корневой системы, активизирует процессы созревания семян. Поскольку подвижность фосфора, в отличие от азота, невелика, определение его динамики в процессе вегетации культур севооборота проводилась в слоях почвы 0 - 20 и 20 - 40 см (табл. 5).
Как видно из приведенных данных, динамика фосфатов существенно отличается от азота. Здесь наибольшая энергия выноса фосфатов совпадает с начальным ростом и развитием возделываемых культур. В последующие фазы утрата фосфора постепенно снижается, но в целом имеет место его устойчивое снижение.
Наши исследования содержания обменного калия в слое почвы 0-20 см показали, что в начале вегетации культур севооборота его количество колебалось в пределах 356 - 368 мг/кг почвы, а под культурами в севообороте изменялось следующим образом (табл. 6).
В отличие от азота и фосфора, расход калия вегетирующими растениями колеблется в узком интервале с наибольшей разницей под культурой подсолнечника. Так, если от начала вегетации озимой пшеницы до ее завершения количество обменного калия в слое почвы 0 - 20 см уменьшалось на 16 мг/кг, то под подсолнечником - на 30 мг/кг почвы. То есть здесь просматривается как влияние биологических особенностей культуры, так и предшественника. В целом же как в отношении азота и фосфора можно утверждать, что и количество обменного калия под культурами полевого севооборота снижается во времени и, прежде всего, в поле, занимаемом подсолнечником.
Т а б л и ц а 6. Динамика обменного калия в почве под культурами севооборота по фазам роста и
развития растений, мг/кг
Культуры севооборота Слой почвы, см Фазы роста и развития растений
сев озимой пшеницы весеннее кущение озимой пшеницы выход в трубку зерновых, 8-10 листьев подсолнечника Колошение зерновых, цветение подсолнечника полная спелость подсолнечника
Озимая пшеница по занятому пару 0-20 20-40 366 280 368 286 354 286 344 280 350 278
Озимая пшеница по озимой 0-20 20-40 356 278 362 280 350 279 349 260 347 265
Яровой ячмень 0-20 20-40 - 360 275 360 270 356 266 350 270
Подсолнечник 0-20 20-40 - 362 280 357 275 342 272 332 272
Таким образом, из элементов минерального питания большему отчуждению подвергается азот. Из сказанного следует, что без радикальных компенсационных мероприятий сохранить плодородие черноземов не представляется возможным, в итоге - утрата плодородия почв, их продуктивности и опустынивание.
Литература
1. Подколзин А.И. Плодородие почвы и эффективность удобрений в земледелии юга России / МГУ. - М., 2001. - 182 с.
2. Куприченков М.Т.,. Антонова Т.Н, Симбирцев Н.Ф., Цыганков Н.С. Земельные ресурсы Ставрополья
и их плодородие. - Ставрополь, 2002. - 312 с.
3. Марьин А.Н. Земли сельскохозяйственного назначения Ставрополья: мониторинг, деградация, охрана. -М. : Колос, 2010. - 396 с.
4. Новиков А.А. Равновесное состояние азота в системе почва-растение //Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2007. - № 4 (8). - С. 124-127.
5. Бабушкин В.М., Кривоконева Е.Ю., Новиков А.А. Природные ресурсы черноземов обыкновенных юга
России и их рациональное использование [Текст]. - Новочеркасск: Лик, 2013. - 169 с.
УДК 631.416.8 Канд. биол. наук М.А. ЕФРЕМОВА
(СПбГАУ, [email protected]) Канд. с.-х. наук Ф.С. МОГХАНМ (Университет Кафр-эш-Шейх, Египет, [email protected]) Аспирант А.С. ВЯЛЬШИНА
(СПбГАУ, [email protected])
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ САНИТАРНОЙ ЗОНЫ ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ «ЮЖНЫЙ»
Мониторинг, радионуклиды, тяжелые металлы, полигон твердых бытовых отходов, категория загрязнения почвы
Загрязнение окружающей среды токсичными химическими элементами в хозяйственно развитых регионах представляет в настоящее время серьезную опасность. Концентрирование тяжелых металлов (ТМ) и металлоидов вблизи источников их выбросов и сбросов приводит к постепенному рассеянию токсичных элементов на территории примыкающих ландшафтов, что может сопровождаться значительным увеличением их концентрации в почвах сельскохозяйственных угодий, городских и сельских поселений [1,2]. Загрязнение почвы также может являться причиной ухудшения качества сопредельных природных сред: атмосферного
