CC BY
29
УДК 631.452
МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЕ ПАХОТНЫХ ПОЧВ В ЗАПАДНОМ И ЦЕНТРАЛЬНОМ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ ОКРУГАХ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
Р.В. АЛХИМЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, директор (e-mail: rvalhimenko@mail.ru)
Государственный центр агрохимической службы «Красноярский», ул. Спандаряна, 3а, Красноярск, 660020, Российская Федерация
Резюме. В условиях рыночной конкуренции сельскохозяйственным товаропроизводителям необходимо выработать долгосрочную стратегию управления почвенным плодородием с целью получения максимальной прибыли. Мониторинг плодородия почв дает возможность ответить на большинство вопросов по выбору технологий возделывания культур, выявлению свойств почвы, лимитирующих урожайность культуры, определению пределов, до которых необходимо улучшать такие свойства и выбору наиболее эффективных средств улучшения. Почвы зоны обслуживания ФГБУГЦАС «Красноярский» характеризуются средней гумусированностью, средним содержанием подвижного фосфора, высоким подвижного калия, близкой к нейтральной и нейтральной реакцией почвенного раствора, низким содержанием серы, меди, цинка, частично марганца. В процессе сельскохозяйственного использования содержание гумуса в почве с 1981 по 2015 гг. снизилось с 7,5 до 7,1 %. Большинство сельскохозяйственных товаропроизводителей ведут земледелие на фоне естественного почвенного плодородия, то есть практически без применения минеральных и органических удобрений, что служит причиной дефицита питательных веществ в почвах пашни. Расчёт баланса питательных веществ показывает, что зачастую их поступление в почву не превышает 80 % выноса, что ведёт к снижению почвенного плодородия. Решать проблему дефицита питательных веществ необходимо с помощью имеющихся ресурсов - через заделку соломы, сидератов и др., а также путем эффективного применения минеральных удобрений. Использование соломы, в качестве органического удобрения, увеличивает содержание гумуса и подвижного калия в почве, стабилизирует содержание подвижного фосфора. Совместное применение фосфоритной муки и сульфата аммония на черноземных почвах с близкой к нейтральной реакцией среды может быть альтернативой внесению аммофоса. Ключевые слова: плодородие, гумус, удобрения, Красноярский край.
Для цитирования: Алхименко Р.В. Мониторинг состояние пахотных почв в Западном и Центральном территориальных округах Красноярского края // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 6. С. 10-14.
Освоение новых технологий выращивания сельскохозяйственных культур требует системного подхода к изучению процессов, происходящих в почве, с целью своевременного выявления и предотвращения их возможных негативных последствий. Мониторинг почвы по основным показателям плодородия позволяет оперативно реагировать и вырабатывать приемы управления плодородием почвы для увеличения объемов производства высококачественной сельскохозяйственной продукции и снижения себестоимости выращенной продукции.
Цель исследований - анализ негативных тенденций, наметившихся в сельскохозяйственном производстве за последние 30 лет, и поиск подходов к решению возникших в связи с этим проблем.
Условия материалы и методы. ФГБУ ГЦАС «Красноярский» проводит агрохимическое, эколого-токсикологическое, радиологическое обследование почв в 19 районах Красноярского края в Западном, Центральном, части Северного территориальных
округов. В зоне обслуживания находятся самые передовые и успешные хозяйства Красноярского края: ЗАО «Назаровское», ЗАО «Искра», ЗАО «Солгонское» и др. Эти предприятия при любых метеоусловиях стабильно собирают рекордные урожаи яровых зерновых культур (более 30 ц/га, а при благоприятной погоде более 45 ц/ га). Достичь подобных результатов удалось благодаря современным технологиям в сельском хозяйстве и высокому уровню химизации. В целом по краю ежегодно вносят около 35-40 тыс. т д.в. минеральных удобрений, в том числе на территории зоны обслуживания ГЦАС «Красноярский» 26-30 тыс. т д.в. Высокие урожаи хлебных злаков позволили не только решить проблему обеспеченности края продовольственным зерном, но и ежегодно вывозить от 500 до 1000 тыс. т зерна за пределы региона. На протяжении последних 13 лет Красноярский край стабильно лидирует в Сибирском федеральном округе по урожайности зерновых культур. ФГБУ ГЦАС «Красноярский» с целью оптимизации внесения минеральных удобрений, сохранения и восстановления плодородия почв, безопасного обращения с пестицидами ежегодно проводит агрохимическое и эколого-токсикологическое обследование на площади более 100 тыс. га, почвенную диагностику на нитратный азот на площади около 200 тыс. га, обследование на остаточное количество пестицидов на площади более 420 тыс. га.
Исследования осуществляются в соответствии с методическими указаниями по проведению комплексного мониторинга плодородия почв, земель сельскохозяйственного назначения [1], определение содержания органического вещества - по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), подвижных соединений фосфора и калия - по методу Чирикова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26204-91).
Климат зоны обслуживания резко континентальный, с холодной продолжительной зимой и коротким жарким летом. На земледельческой территории выделяют несколько агроклиматических районов, ГТК равен 1,0-1,6. Переход среднесуточной температурой воздуха через +5 °С весной приходится на период времени с 4 по 8 мая, осенью - с 24 по 28 сентября, продолжительность периода вегетации в среднем составляет 139-156 дней с суммой положительных температур 1700-2100 °С. Дата перехода среднесуточных температур воздуха через +10 °С весной приходится на 24-29 мая, осенью - на 3-8 сентября, продолжительность этого периода в среднем составляет 97-116 дней с суммой положительных температур 1400-1800 °С.
Среднегодовая сумма выпадающих осадков 380540 мм. Основное их количество приходится на период активной вегетации - 160-217 мм, причём большая часть на вторую его половину [2].
Почвы в основном среднесуглинистого, тяжелосуглинистого или глинистого гранулометрического состава, тип водного режима непромывной.
Результаты и обсуждение. Сельскохозяйственные угодья на территории обслуживания ГЦАС «Красноярский» расположены на дерново-подзолистых (2,1 %), серых лесных (15,2 %) и черноземных (82,7 %) почвах.
7,5 7,5 7,5
7,5 7,4 7,3 7,2 7,1 7
6,9
У ^ /
■-4 .«вР
I)3
2014
2004
1997
а)
2014
2004
1997
б)
2014
Рис. 1. Динамика изменения содержания гумуса за 19812015 гг., %
Почвы на этой территории характеризуются средней гумусированностью. Средневзвешенное содержание гумуса составляет 7,1 %. Наиболее гумусированы почвы западных районов. В зоне обслуживания 24,0 % пахотных земель отличаются низким содержанием фосфора. На долю почв со средней обеспеченностью этим элементом приходится 60,0 % площади пашни и всего 15,0 % характеризуются высоким его содержанием. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора составляет 121,0 мг/кг почвы. Обеспеченность подвижным калием несколько выше, чем фосфором: 57,2 % площади пашни отличаются высоким его содержанием, 29,7 % средним, 11,3 % низким. Низким содержанием этого элемента преимущественно характеризуются районы, где в почвенном покрове преобладают дерново-подзолистые и серые лесные почвы, а также почвы легкого гранулометрического состава. Средневзвешенное содержание обменного калия составляет 136,5 мг/кг почвы.
В земледельческой части встречаются почвы с различной степенью кислотности. На долю почв с нейтральной и близкой к нейтральной реакцией среды приходится 54,8 % площади пашни. Средневзвешенное значение рН составляет 5,8 ед. Следует
отметить, что кислотность почв в Красноярском крае не считается сдерживающим фактором в получении устойчивых урожаев.
Почвы земель сельскохозяйственного назначения края характеризуются низким содержанием подвижной серы и микроэлементов: меди, цинка, частично марганца [3].
За последние 30 лет наблюдения в зоне обслуживания, как и в других регионах страны [4, 5], прослеживается четкая динамика снижения средневзвешенного содержания гумуса в почве с 7,5 до 7,1 % (рис. 1). По отдельным районам ситуация еще более тревожна: в Назаровском районе величина этого показателя уменьшилась на 1,0 %, в Шарыповском - на 0,7 %. Такие процессы связаны со значительным сокращением применения органических и недостаточным использованием минеральных удобрений, увеличением в последние годы площади паровых полей, в которых более интенсивно протекают процессы минерализации
30,2
3,9
2004
1997
в)
,6 28,0 8,6
96,1
69,8
Рис. 2. Распределение почв в ООО «Колос» Ужурского района по турам обследования: а) по содержанию гумуса, %: й; - среднее; И - повышенное; Е5 - высокое; ^ - очень высокое; б) по содержанию подвижного фосфора, %: §? - низкое; ^ - среднее; ВЕ - повышенное; ^ - высокое; N - очень высокое; в) по содержанию подвижного калия, %: Ц - среднее; 5: - повышенное; ^ - высокое; Ц - очень высокое.
органического вещества, проявлением эрозионных процессов. Динамика применения органических удобрений в расчете на 1 га пашни это подтверждает: в 1966-1970 гг. их вносили в количестве 0,7 т, в 19711975 гг. - 0,9 т, в 1976-1980 гг. - 1,7 т, в 1981-1985 гг. -1,9 т, в 1986-1990 гг. - 2,4 т, в 1991-1995 гг. - 0,9 т, в 1996-2000 гг. - 0,5 т, в 2001-2005 гг. - 0,5 т, в 20062010 гг. - 0,7 т, в 2011-2015 гг. - 1,0 т. Следует отметить, что рост применения органических удобрений в последние годы связан с внесением жидких органических удобрений с крупных свиноводческих комплексов, которые достаточно бедны элементами минерального питания (например, по данным [6], концентрация азота в пробах жидкого бесподстилочного навоза варьирует от 0,15 до 0,78 %, в навозных стоках - от 0,04 до 0,5 %) и не оказывают большого влияния на общую динамику гумуса.
Особое беспокойство вызывает сокращение животноводства в крае. Отказываясь от КРС сельхозтоваропроизводители лишаются, с одной стороны, ценных органических удобрений в виде навоза, с другой, таких хороших предшественников как многолетние и однолетние травы, серые хлеба и др., переходя на двух или трехпольные зернопаровые севообороты.
В существующих условиях огромную ценность в качестве органического удобрения представляет собой солома. Это важный источник пополнения запасов углерода, служащего материалом для образования гумуса, и углекислоты, улучшающей условия воздушного питания растений. Кроме того, использование соломы в качестве органического удобрения улучшает физико-химические свойства почвы, предотвращает вымывание растворимого азота, закреплённого в органических соединениях, повышает биологическую активность почвы, обеспечивает доступность фосфатов, в результате чего улучшаются условия питания растений [7].
Многие сельхозтоваропроизводители предпочитают сжигать эту ценнейшую продукцию, что совершенно недопустимо. Помимо ухудшения экологической обстановки в огонь уходит огромное количество таких элементов питания растений, как азот, фосфор, калий, кальций, магний и другие.
В среднем в 1 т соломы содержится 5 кг азота, 3 кг фосфора и 9 кг калия. По поступлению органического вещества и влиянию на воспроизводство гумуса 1 т соломы в условиях Сибири приравнивается к 2,53,0 т подстилочного навоза. При запахивании соломы, остающейся в поле после уборки зерна, в почву возвращается 12-15 кг азота, 7-8 кг фосфора и 24-30 кг калия в расчёте на 1 га [8].
Следовательно, этот агротехнический приём способен оказать большое влияние на сохранение и повышение плодородия, что можно продемонстрировать на примере сравнения результатов обследования почвы в ООО «Колос» Ужур-ского района, в котором с 2006 г. всю солому заделывают в почву. Для этого мы взяли только те участки, на которых проводили агрохимическое обследование в 1997, 2004 и 2014 гг. Динамика изменения содержания гумуса, подвижного
фосфора и обменного калия в ООО «Колос» наглядно показывает, как солома в качестве органического удобрения эффективно улучшает почвенное плодородие в производственных условиях.
Основная причина снижения доли почв с повышенным, высоким и очень высоким содержанием гумуса, подвижного фосфора и калия к 2004 г., по сравнению с 1997 г. (рис. 2), была связана с тем, что в ООО «Колос» перестали применяться органические и минеральные удобрения. К тому же на территории предприятия ежегодно наблюдаются процессы дефляции, а также некоторое распространение получила водная (плоскостная и линейная) эрозия, которые уносят с полей верхний плодородный слой почвы. К 2014 г., по сравнению с 2004 г., доля почв с высоким и очень высоким содержанием органического вещества в хозяйстве увеличилась на 12,3 %, с повышенной и высокой обеспеченностью подвижным фосфором - на 21,4 %, с очень высоким содержанием подвижного калия - на 26,3 %. Такая ситуация связана с тем, что в хозяйстве стали применять комплексные минеральные удобрения и запахивать солому в качестве органического удобрения.
В результате систематического применения фосфорных минеральных и органических удобрений динамика подвижного фосфора в последние 30 лет имеет положительный тренд (рис. 3).
140 120 100 80 60 40 20 0
113,5
122,0 121,0
1985 1990 1995 2005 2010 2015
Рис. 3. Динамика изменения содержания подвижного фосфора за 1985-2015 гг., мг/кг.
Увеличение среднего содержания подвижного фосфора в зоне обслуживания ФГБУ ГЦАС «Красноярский» напрямую связано с производственной деятельностью передовых предприятий, которые вносят в почву не только стартовые дозы фосфорных удобрений, но и основные дозы минеральных удобрений. В качестве примера можно привести ЗАО «Назаровское» и ЗАО «Гляденское» Назаровского района. Хозяйства расположены в непосредственной близости одно от
Рис. 4. Изменение содержания подвижного фосфора в пахотных почвах по турам обследования, мг/кг: - ЗАО «Назаровское»; - ЗАО «Гляденское».
Таблица. Динамика содержания фосфора в сене, г/кг (на натуральную влажность)
Годы Злаковое Костровое Кострово-тимофеечное Люцерновое Люцерново-костровое Естественных угодий
1980-1987 2,3 2,1 2,0 2,4 2,3 2,2
1998-2008 1,7 1,6 1,7 2,3 2,0 1,6
2010-2013 1,4 1,6 1,3 1,8 1,6 1,3
2014 1,3 1,5 1,2 1,7 1,4 1,6
другого - в Назаровской котловине на идентичных почвах и в схожих климатических условиях. На поля ЗАО «Назаровское» регулярно вносят полную дозу минеральных удобрений, в том числе фосфорных. В ЗАО «Гляденское» применяют в основном азотные удобрения и периодически стартовые дозы фосфорных. За 36 лет (с 1977 по 2013 гг.) содержание подвижного фосфора в почве пашни ЗАО «Назаровское» увеличилось в 3,5 раза, в ЗАО «Гляденское» оно практически не изменилось (рис. 4). При этом ЗАО «Назаровское»
250
200
150
100 ,
50
август 2013 апрель конец конец май 2015 02.07.2015 1 декада май 2016 2014 июня 2014 августа (3 дня после сентября
2014 посева)
Рис. 5. Опыт по применению фосфоритной муки совместно с сульфатом аммония в ООО «Чулымское» Балахтинского района: ^ - подвижный фосфор; И - обменный калий; □ -нитратный азот.
входит в тройку лидеров по урожайности зерновых культур в Красноярском крае, а площади возделывания сельскохозяйственных культур в таких передовых хозяйствах края за последние 5 лет выросли, более чем на 100 тыс. га, за счет присоединения земель малоэффективных предприятий.
В сельскохозяйственных организациях, отказавшихся от применения фосфорных удобрений, происходит снижение содержания подвижного фосфора до естественного уровня 70-х гг., когда их не вносили, что негативно отражается на урожайности культур. Особенно ярко нехватка фосфорных удобрений сказывается на кормовых культурах, которым, как правило, уделяют внимание в последнюю очередь и в основном только в передовых хозяйствах (см. табл.). Содержание фосфора в сене из сеянных трав за 30 лет уменьшилось в 1,4-1,8 раза и продолжает снижаться, ухудшая качество корма. В сене с естественных угодий оно стабилизировалось в конце 90-х годов на естественном уровне и зависит от погодных условий, сроков сенокошения и др.
В Красноярский край фосфорные удобрения в чистом виде не поступают. Основную часть фосфора (до 90 %) вносят в составе аммофоса, стоимость которого, как и других сложных удобрений, постоянно растет. Для увеличения возможностей оптимизации фосфорного режима почвы сотрудники ФГБУ ГЦАС
«Красноярский» на черноземных почвах с близкой к нейтральной реакцией почвенного раствора заложили опыт с фосфоритной мукой. Для этого осенью 2013 г. ее внесли совместно с сульфатом аммония по 3 ц физической массы каждого удобрения на 1 га (60 кг д.в.) под обработку дискатором. Такая технология смешивания малорастворимой фосфоритной муки и физиологически кислого сульфата аммония и их осеннее внесение теоретически вполне оправдана с точки зрения усиления растворимости и более полного разложения фосфоритной муки в почве. Их совместное внесение под яровую пшеницу по занятому пару способствовало значительному увеличению содержания подвижных фосфатов перед посевом сельскохозяйственных
культур со 108,8 мг/кг до примерно 200 мг/кг, с сохранением такой динамики в течение трех лет (рис. 5). Содержание подвижного калия при этом к началу весенних полевых работ восстанавливалось до оптимальных значений. Этот прием позволяет снизить издержки на применение фосфорных удобрений, так как фосфоритная мука примерно в 4,5 раза дешевле аммофоса.
Сегодня большинство сельскохозяйственных товаропроизводителей ведут земледелие на фоне естественного почвенного плодородия, то есть практически без применения минеральных и органических удобрений, а также других средств химизации, способных повышать плодородие почв, в основном за счёт использования паровых полей, распахивания пласта многолетних трав и залежных участков.
Отсутствие минеральных и органических удобрений, структура посевных площадей, ориентированная в основном на выращивание монокультур, а также ряд других факторов служат причиной дефицита питательных веществ в почвах пашни. Расчёт баланса показывает, что зачастую их поступление не превышает 80 % выноса, что ведёт к снижению почвенного плодородия. Ежегодно сельскохозяйственные товаропроизводители края вносят около 35-40 тыс. тдействующего вещества минеральных удобрений и около 1 млн т органических удобрений. Для достижения бездефицитного баланса питательных веществ необходимо около 50-55 тыс. т действующего вещества минеральных удобрений, для прекращения процессов дегумификации почв следует не менее чем в 3 раза увеличить внесение органических удобрений, в том числе соломы, сидератов и др.
В то же время внесение больших доз минеральных удобрений в 80-90-х годах ХХ в. также оказывало незначительное влияние на урожайность зерновых культур в Красноярском крае, которая в эти годы составляла 14-16 ц/га (рис. 6). С 2010 г. на фоне использования в
0
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
88,8
kV
S>
155,2
141
15,7
у.
V
one 35,3 33,1 36,9 -22,8-23J-Н21 3
К?1 и^1 И^71* !^9
■■■• Д.-
34,1
21,5 И 21,3
Ш
ЧУ
Ч?
Рис. 6. Влияние минеральных удобрений на урожайность зерновых культур в Красноярском крае: тыс. тн. д. в.; - урожайность зерновых культур, ц/га в амбарном весе.
- внесено мин. уд.,
4 раза меньшего количества минеральных удобрений, чем в 80-90-х гг. она достигла уровня 21 ц/га, что свидетельствует о росте эффективности использования антропогенных ресурсов.
Выводы. Почвы зоны обслуживания ФГБУ ГЦАС «Красноярский» характеризуются средней гумусиро-ванностью, средним содержанием подвижного фосфора, высоким подвижного калия, близкой к нейтральной и нейтральной реакцией почвенного раствора, низким содержанием серы, меди, цинка, частично марганца. В процессе сельскохозяйственного использования содержание гумуса в почве с 1981 по 2015 гг. снизилось с 7,5 до 7,1 %.
Использование соломы, в качестве органического удобрения, увеличивает содержание гумуса и подвижного калия в почве, стабилизирует содержание подвижного фосфора.
Систематическое применение фосфорных удобрений в условиях Восточной Сибири приводит к росту содержания подвижного фосфора в почве, что благоприятно сказывается на урожайности и качестве зерна сельскохозяйственных культур.
Совместное применение фосфоритной муки и сульфата аммония на черноземных почвах с близкой к нейтральной реакцией почвенной среды может быть альтернативой внесению аммофоса.
Литература.
1. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв, земель сельскохозяйственного назначения. М., 2003. 196 с.
2. Агроклиматические ресурсы Красноярского края и Тувинской АССР. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974. 212 с.
3. Танделов Ю.П. Плодородие почв и эффективность удобрений в Средней Сибири. Красноярская городская типография, 2012. 302 с.
4. Чекмарёв П.А. Агрохимическое состояние пахотных почв ЦЧО России //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 9. С. 17-20.
5. Чекмарев П.А., Обущенко С.В. Мониторинг плодородия почв Самарской области// Земледелие. 2016. №8. С. 12-15
6. Чекмарев П.А., Родионов В.Я., Лукин С.В. Применение органических удобрений в Белгородской области // Техника и оборудование для села. 2011. № 9. С. 31-33.
7. Волошин Е.И., Едимеичев Ю.Ф., Романов В.Н. Руководство по использованию соломы на удобрение в Красноярском крае. Красноярск: ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет», 2013. 23 с.
8. Система земледелия Красноярского края на ландшафтной основе / Р.В. Алхименко, А.М. Берзин, А.В. Бобровский и др. Красноярск: Министерство сельского хозяйства Красноярского края, 2015. 224 с.
MONITORING OF THE CURRENT STATE OF ARABLE LANDS IN THE WESTERN AND CENTRAL TERRITORIAL REGIONS OF KRASNOYARSK KRAI
R.V. Alkhimenko
Center of Agrochemical Service "Krasnoyarskii", ul. Spandaryana, 3a, Krasnoyarsk, 660020, Russian Federation Abstract. Under conditions of market competition, agricultural commodity producers should develop a long-term strategy to control soil fertility in order to obtain the maximal profit. Monitoring of soil fertility allows to answer most questions on the selection of crop cultivation technologies, revealing the soil property, limiting crop yield. It also allows to determine the limit to which this property should be improved and to select the most effective means for this improvement. The soils in the coverage area of the state center of agrochemical service "Krasnoyarsky" are characterized by the average humus content, the average content of mobile phosphorus and high concentration of exchange potassium, close to the neutral and neutral reaction of the soil solution, low content of sulfur, copper, zinc, partially manganese. During agricultural use, the content of humus decreased from 7.5 to 7.1 % from 1981 to 2015. The most of agricultural commodity producers work against the background of natural soil fertility, i. e. almost without mineral and organic fertilizers, which causes the deficit of nutrients in the soil. The calculation of the nutrient balance reveals that their intake in the soil does not often exceed 80 % of carrying-out, which leads to the decrease in soil fertility. It is necessary to solve the problem of nutrient deficit with the help of available resources: embedding of straw, green manure, etc., as well as effective use of mineral fertilizers. The use of straw as organic fertilizer increase the content of humus and mobile potassium in the soil, stabilize the content of phosphorus. The joint application of ground phosphate rock and ammonium sulfate in chernozem with the reaction of soil medium close to neutral can be an alternative for ammophos application. Keywords: fertility, humus, fertilizers, Krasnoyarsk Krai.
Author Details: R.V. Alkhimenko, Cand. Sc. (Agr.), director (e-mail: rvalhimenko@mail.ru).
For citation: Alkhimenko R.V. Monitoring of the Current State of Arable Lands in the Western and Central Territorial Regions of Krasnoyarsk Krai. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2017. Vol. 31. No. 6. Pp. 10-14 (in Russ.).
