CC BY
95
DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10403 УДК 630. 114.52
Мониторинг состояния плодородия пахотных почв Курской области
В. В. ПИРОЖЕНКО, врио директора (е-mail: [email protected]) Д. Н. ЦЫГАНКОВ, начальник отдела О. Н. МИРОШНИЧЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, главный агрохимик Государственная станция агрохимической службы «Курская», ул. Энгельса, 140А, Курск, 305023, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью анализа показателей плодородия пахотных почв Курской области за 2014. ..2018 гг. Средневзвешенное содержание органического вещества за период исследований было достаточно стабильным и составляло 4,7 %, что соответствует III классу или средней обеспеченности. Сложившийся на сегодняшний день уровень внесения органических удобрений с учетом запашки пожнивно-корневых остатков и сидератов пока недостаточен для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почве. Незначительное варьирование обеспеченности пахотных почв подвижным фосфором обусловлено его отрицательным балансом в земледелии Курской области. При этом средневзвешенное содержание этого минерального элемента составляет 132 мг/кг почвы, что по существующей классификации соответствует повышенной обеспеченности и близко к оптимальному уровню. Содержание подвижного калия в пахотных почвах области за последние годы существенно не изменилось. Тем не менее, для стабилизации калийного режима черноземов и серыхлесныхпочв в перспективе необходимо увеличить поступление этого элемента вагроценозыдо уровня, обеспечивающего интенсивность баланса не менее 80 %. Увеличение площадей кислых пахотных почв отмечено в направлении с юга на север. В целом их доля составляет 70,5 % от обследованной площади пашни, или 1305 тыс. га. Баланс основных элементов питания в земледелии области в 2014-2018 гг. оставался отрицательным. Благодаря суммарному наращиванию внесения в почву минеральных и органических удобрений, растительных остатков и соломы поступление элементов питания в расчете на 1 га увеличилось со 110 кг действующего вещества NPK в 2014 г. до 182,6 кг действующего вещества NPKв 2018 г. Компенсация их выноса в этот период возросла соответственно с 53 до 71 %. Ключевые слова: агрохимический мониторинг, плодородие почвы, органическое вещество, подвижный фосфор, обменный калий, кислотность почвенного раствора, баланс питательных веществ, дифференцированное внесение удобрений. Для цитирования: Пироженко В. В., Цыганков Д. Н., Мирошниченко О. Н. Мониторинг состояния плодородия пахотных почв Курской области //Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. №4. С. 12-15. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10403.
Проблема сохранения и воспроизводства плодородия почв как основы сельскохозяйственного производства на сегодняшний день особенно актуальна. Результаты мониторинговых исследований, позволяющие выявить изменения уровня плодородия и его качественного состояния, способствуют формированию информационного банка для эффективного управления и стабильного развития, как АПК области, так и по России в целом. Оптимальная форма мониторинга плодородия почв - периодически повторяемое по циклам (один раз в 5 лет) комплексное агрохимическое обследование всей площади земель сельскохозяйственного назначения [1].
Цель исследований заключалась в изучении распределения средневзвешенных агрохимических показателей почвенного плодородия пахотных почв Курской области за период 2014-2018 гг.
Условия материалы и методы. Курская область относится к Средне-Русской провинции лесостепной зоны.
По комплексу природных факторов (рельеф, климат, растительность, почвенный покров) на ее территории выделяются два хорошо выраженных агропочвенных района: северо-западный, в котором 43,3 % занимают серые лесные оподзоленные почвы и 41,0 % черноземы выщелоченные и оподзоленные; юго-восточный, где на долю черноземов всех подтипов приходится74 % территории.
Почвы Курской области почти повсеместно сформировались на лессовидных суглинках и богаты основными элементами питания. По гранулометрическому составу преобладают тяжелосуглинистые и глинистые почвы -64,6 %, на суглинистые приходится 26,8 %, на легкосуглинистые и супесчаные - 8,6 %. Пашня в Курской области занимает 1842 тыс. га, или 61,4 % земельной площади. Содержание гумуса в пахотном слое почвы в зависимости от степени эродированности колеблется в широких пределах: в черноземах - от 6,7 до 2,9 %, в серых лесных почвах - от 3,1 до 1,1 %. В пашне в области черноземы всех подтипов занимают 74 %. Площади кислых почв составляют 1305 тыс. га, или (70,9 % пашни), из них 604,6 тыс. га сильно- и среднекислые, 738тыс. га слабокислые. СреднеРусская возвышенность на территории области представляет собой возвышенную равнину, сильно расчлененную речными долинами, балками, оврагами, что определяет преобладание долинно-балочного и овражно-балочного типов рельефа.
Климат области умеренно-континентальный. Годовой приход солнечной радиации равен 89 ккал/см2. На севере области среднегодовая температура воздуха составляет 4,6 оС, на юго-западе - 6,1 оС Годовая сумма осадков 500...600 мм, за период активной вегетации - 260...310 мм. В среднем, гидротермический коэффициент на территории области равен 1,2.1,3, что указывает на несколько засушливые условия. Сумма активных температур воздуха 2300.2450 оС. Продолжительность безморозного периода 189.195 дней.
Сплошное агрохимическое обследование и картирование почв сельскохозяйственных угодий по основным показателям почвенного плодородия осуществляли согласно «Методическим указаниям ЦИНАО». В почвенных образцах определяли: обменную кислотность (рНКа) потенциоме-трически в 0,1Н растворе КС1 (ГОСТ 26483-85); содержание подвижных форм фосфора (Р2О5) и калия (К2О) - в одной вытяжке по Чирикову (ГОСТ 26204-91), гумуса - по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91).
Результаты и обсуждение. Интегральным показателем плодородия почвы традиционно считают содержание органического вещества (гумуса). В органической части почвы аккумулировано большое количество азота, серы, фосфора и других минеральных элементов. Органическое вещество улучшает способность почвы поглощать газы и растворенные в воде вещества, оказывает влияние на питательный режим и водно-физические свойства почвы. Гумусовые вещества играют большую роль в формировании агрономически ценной структуры почвы. Процесс де-гумификации - один из основных видов деградации черноземов и серых лесных оподзоленных почв. Восстановить содержание органического вещества в пахотных почвах до уровня целинных земель практически невозможно из-за большой разницы в количестве поступающего органиче-
ского вещества [2, 3]. Несмотря на преобладание в почвенном покрове Курской области разных подтипов черноземов, по данным за 2014-2018 гг. средневзвешенное содержание гумуса в почве варьировало от 4,6 до 4,8 %, что соответствует средней обеспеченности или III классу. В том числе площадь пашни со средним содержанием гумуса составляет 1062тыс. га, или 56 %, с повышенным -13,8 %, или 254 тыс. га, с низким - 28,2 %, или 519 тыс. га и с очень низким - 2 %, или 36,8 тыс. га. Наиболее низкое средневзвешенное содержание органического вещества в почве (2.8 %) определено в Дмитриевском, Конышевском и Хомутовском районах, в которых преобладают серые лесные оподзоленные почвы.
Фосфор - один из важнейших биогенных минеральных элементов. Все процессы обмена веществ в растениях связаны с преобразованиями фосфорной кислоты. Оптимальная обеспеченность почвы его подвижными формами улучшает углеводный обмен, способствует накоплению сахаров, что повышает морозоустойчивость и зимостойкость, экономному расходованию продуктивной влаги и увеличению засухоустойчивости растений. Обеспеченность почвы подвижными формами фосфора - один из основных показателей ее окультуренности [4]. Еще основатель российской школы агрохимиков Д.Н. Прянишников в первой половине прошлого века писал, что в черноземах имеется «большой запас азота, пока хватит и калия: нужно добавить только один элемент - фосфор, чтобы обновить чернозем, истощенный многовековой культурой без удобрений»[5]. По многолетним данным географической сети опытов внесение фосфорных удобрений на черноземах типичных и выщелоченных приводит к накоплению метастабильных фосфатов кальция и железа. Они обладают большей растворимостью, чем природные фосфаты. Повышенная растворимость сохраняется долгое время, что объясняет более высокое содержание в почвах усвояемой фосфорной кислоты и длительное последействие ранее внесенных удобрений. Принято, что при интенсивной технологии выращивания большинства сельскохозяйственных культур оптимальное содержания подвижного фосфора в почве (по Чирикову) должно составлять 90...150 мг/кг почвы. Это соответствует III. ..^классу обеспеченности этим элементом.
В X цикле агрохимического обследования (20142018 гг.) средневзвешенное содержание подвижного фосфора практически не изменялось и составило в среднем, 131,6 мг/кг почвы, что относится к повышенной группе обеспеченности. Распределение площадей почв пашни по величине этого показателя выглядит следующим образом: в области больше всего почв с повышенным его содержанием - 37,92 %, или 698 тыс. га, со средним содержанием - 28 %, или 517 тыс. га, с высоким - 21,74 %, или 401 тыс. га, с очень высоким -10,22 %, или 188 тыс. га и только 23 тыс. га относится к группе с низкой обеспеченностью подвижным фосфором (рис.1).
Вместе с тем, около 30 % пашни характеризуется низким и средним содержанием P2O5, то есть относятся к категории недостаточно обеспеченных и нуждаются в улучшении в первую очередь. Кроме того, несмотря на то, что применение фосфоросодержащих удобрений несколько увеличилось, баланс фосфора в земледелии области по-прежнему остается отрицательным, так как, наряду с ростом применения удобрений, увеличилась урожайность сельскохозяйственных культур благодаря вознию новых высокоурожайных сортов. Так, по результатам наших исследований сорт озимой пшеницы Льговская 4, выведенный Льговской селекционной
станцией Курской области на черноземе типичном без применения удобрений превосходит Мироновскую 808 по урожайности в 1,7 раза, а также более отзывчив на азотные удобрения. Прибавка урожая от внесения N60 в весеннюю подкормку составляла 12,2 ц/га, тогда как Мироновской 808 только 5,7 ц/га. При этом внесение 1 кг азота окупалось 20,3 кг и 8,2 кг зерна соответственно. Все это способствует ускорению выноса питательных веществ, в том числе фосфора, из почвы и, несмотря на высокую буферную способность черноземных почв, будет вызывать обеднение подвижными фосфатами.
Подвижный калий, наряду с фосфором, - один из основных зольных элементов. Оптимальное его содержание в почве (150 мг/кг почвы) способствует увеличению накопления сахарозы в корнеплодах сахарной свеклы, жира в семенах масличных культур, крахмала в картофеле, утолщению стенок клеток соломины злаковых, повышению устойчивости хлебов к полеганию, холодоустойчивости и морозостойкости растений. При недостатке калия задерживается синтез белка и накапливается небелковый азот. По обобщенным данным научных учреждений оптимальное содержание обменного калия для чернозема оподзоленного составляет 100.140 мг/кг почвы, выщелоченного - 120.150 и типичного - 140.160 мг/кг почвы [6]. При этом, например, целинный чернозем типичный на территории Цетрально-Черноземного заповедника им. А.А. Алехина (Курская область) содержит в верхней части гумусово-аккумулятивного горизонта 10,1 % гумуса, 28,0 мг/кг подвижного фосфора и 101,0 мг/кг калия.
Средневзвешенное содержание подвижного калия за пятилетний цикл агрохимического обследования пашни составило 109 мг/кг почвы и по годам изменялось от 105 мг/кг в 2014 г. до 112 мг/кг в 2018 г., что находится в пределах одной группировки почв - повышенная обеспеченность. Распределение площадей почв пашни по величине этого показателя выглядит следующим образом (рис. 2): повышенное содержание - 44,56 %, или 821 тыс. га, высокой содержание - 32,57 %, или 600 тыс. га, среднее содержание - 17,80 %, или 328 тыс. га, очень высокая обеспеченность - 4,90 %, или 90 тыс. га.
Рис. 1. Распределение площадей пашни по средневзвешенному содержанию подвижного фосфора в почве, %: -низкое; - среднее; ■ - повышенное; ■ - высокое; й -очень высокое.
4,90
Рис. 2. Распределение площадей пашни по средневзвешенному содержанию обменного калия в почве, %: - среднее; - повышенное; □ - высокое; ■ - очень высокое.
сутствии химической мелиорации в будущем тенденция к подкислению почв сохранится.
Баланс основных питательных веществ - это прогнозный эколого-агрономический показатель продуктивности сельскохозяйственных культур, уровня наращивания почвенного плодородия почв и одновременно нагрузки средств химизации не только на почву и растения, но и на окружающую среду. Он позволяет судить об изменении плодородия почв, научно обосновывать потребности в удобрениях и разрабатывать меры по снижению потерь основных элементов питания из почвы. Как показали расчеты, в 2014-2018 гг. в земледелии Курской области складывался
основаниями (Са+Мд) и подкисление реакции среды [7]. В оподзоленных и выщелоченных черноземах за последние годы величина рН(КС|) снизилась в среднем на 0,1 ед., что связано с их буферной способностью.
В Курской области доля кислых почв по данным агрохимического обследования за годы наблюдений увеличилась по состоянию на 01.01.2019 г. до 70,9 %, или 1305 тыс. га от обследованной пашни. В 2014 г. величина этого показателя была ниже на 12 %, или 161,6 тыс. га. Шире всего в области распространены слабокислые почвы - 40,1 % от обследованной площади, или 739 тыс. га, затем средне- и сильнокислые - 32,9 %, или 606тыс. га, на долю близких к нейтральным и нейтральным приходится 27,0 %, или 497 тыс. га (рис. 3). Пахотные почвы с нейтральной реакцией среды расположены во втором агропочвенном районе, главным образом в Солнцевском и Мантуровском районах, почвенный покров которых представлен в основном черноземами типичными остаточно-карбонатными, сформировавшимися на элювии мела. С высокой долей вероятности можно прогнозировать, что при от-
Рис. 3. Распределение площадей пашни по средневзвешенному содержанию почв области по степени обменной кислотности, %: - сильнокислые; - среднекислые; □ -слабокислые; ■ - близкие к нейтральным; й - нейтральные.
отрицательный баланс основных питательных веществ (рис. 4). Наибольший вынос основных элементов питания отмечен в 2017 г. - 517,8 тыс. т д. в., что связано с более высокой урожайностью сельскохозяйственных культур, по сравнению с другими годами. При этом благодаря наращиванию внесения в почву минеральных и органических удобрений, растительных остатков и соломы суммарное количество питательных веществ на 1 га пашни по годам увеличивалось: в 2014 г. - 110 кг д.в. NРК, в 2015 г. - 137,8, в 2018 г. - 182,6 кг д.в. NРК. Компенсация расхода элемен-
Рис. 4. Баланс основных элементов питания и возмещение их выноса в земледелии Курской области: □ - внесено с минеральными органическими удобрениями, растительными остатками и соломой, тыс. т д.в.; ■ - вынос питательных веществ, тыс. т д.в.
тов минерального питания также постепенно улучшалась: в 2014 г. она составляла 53 %, в 2015 г. - 68 %, в 2018 г. -71 %. Во многом это обусловлено тем, что земледельцы стали уделять большее внимание биогенным ресурсам в севообороте - запашке соломы и сидератов.
В XXI веке все большее распространение среди сельхото-варопроизводителей всей уровней, начиная от агрохолдин-гов и заканчивая фермерскими хозяйствами, приобретает использование элементов точного земледелия. Один из них - дифференцированное внесение минеральных удобрений в режиме «оА-1пе». Для его реализации предварительно проводят агрохимическое обследования почвы полей, создают карту-задание. На нее наносят пространственно привязанное фактическое распределение элементов питания по площади. Затем на основании полученных данных рассчитывают конкретные нормы внесения минеральных удобрений на планируемую урожайность культуры.
Специалисты ГСАС Курская с 2013 г. развивают это направление в хозяйствахГлушковского, Беловского, Поныров-ского, Советского и других районов области на площади более 55 тыс. га. Расчеты на примере комплексного удобрения (аммофос) показывают, что при сплошном внесении расход удобрений на 1 га пашни возрастает, по сравнению с дифференцированным, на 46 %, а затраты на их приобретение - на 38 %. Аналогичная тенденция отмечена при внесении хлористого калия гранулированного, на долю которого приходится 90 % калийных удобрений. Кроме экономического эффекта дифференцированное внесение минеральных удобрений оказывает высокое экологическое воздействие, сокращая процессы инфильтрации (анион хлора) и денитрификации (потери азота до 20 % от дозы внесения).
Выводы. Результаты агрохимического мониторинга основных показателей плодородия в 2014-2018 гг. свидетельствуют о том, что средневзвешенное содержание органического вещества в пахотныхпочвах, Курской области
за исследованный период было достаточно стабильным и составляло 4,7 %, что соответствует III классу или средней обеспеченности. Сложившийся на сегодняшний день уровень внесения органических удобрений с учетом запашки пожнивно-корневых остатков и сидератов пока недостаточен для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почве.
Незначительное варьирование обеспеченности пахотных почв подвижным фосфором обусловлено его отрицательным балансом в земледелии Курской области. При этом средневзвешенное содержание этого минерального элемента составляет 132 мг/кг почвы, что по существующей классификации соответствует повышенной обеспеченности и близко к оптимальному уровню.
Содержание подвижного калия в пахотных почвах области за последние годы существенно не изменилось. Тем не менее, для стабилизации калийного режима черноземов и серых лесных почв в перспективе и обеспечения сбалансированного минерального питания сельскохозяйственных культур, необходимо увеличить поступление этого элемента в пашню агро-ценозов до уровня, обеспечивающего интенсивность баланса калия не менее 80 %.
В области в направлении с юга на север отмечено увеличение площади кислых пахотных почв. Доля кислых почв составляет 70,5 % от обследованной площади пашни, или 1305 тыс. га.
Баланс основных элементов питания в земледелии области в 2014-2018 гг. оставался отрицательным. Благодаря суммарному наращиванию внесения минеральных и органических удобрений, растительных остатков и соломы поступление элементов питания в почву в расчете на 1 га увеличилось со 110 кг д.в. NРК в 2014 г. до 182,6 кг/га д.в. NРК в 2018 г. Компенсация выноса элементов минерального питания в этот период возросла соответственно с 53 до 71 %.
Литература.
1. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М.: Росинформагротех, 2003. 195 с.
2. Плодородие черноземов России / под ред. Н. З. Милащенко, М.: Агроконсалт, 1998. 688 с.
З.Чекмарев П. А., Лукин С. В., Сискевич Ю. И. Мониторинг содержания органического вещества в пахотных почвах ЦЧР// Достижения науки и техники АПК. 2011. № 9. C. 23-26.
4.Фосфор в земледелии Центрально-Черноземного района / П. А. Чекмарев, С. В. Лукин, Ю. И. Сискевич и др. //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 5. C. 21-23.
5.Прянишников Д. Н. Агрохимия. М., 1952. Т. 2. 735 с.
6. Прокошев В. В., Носов В. В. Уровень калийного питания - одно из условий устойчивого земледелия в Центральном Черноземье // Теория и практика использования агрохимических средств в современном земледелии Центрально-Черноземных областей. Белгород: Крестьянское дело, 2002. С. 120-125.
7. Мониторинг кислотности пахотных почв Центрально-Черноземного района/П. А. Чекмарев, С. В. Лукин, Ю. И. Сискевич и др. // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 7. C. 6-8.
Monitoring of the Fertility State of Arable Lands in the Kursk Region
V. V. Pirozhenko, D. N. Tsigankov, O. N. Miroshnichenko
State Station of AgrochemicalService "Kurskaya", ul. Engel'sa, 140A, Kursk, 305023, Russian Federation
Abstract. The purpose of the research was to analyze the fertility indicators of arable soils in the Kursk region for 2014-2018. The average weighted content of organic matter for the period of the studies was quite stable and amounted to 4.7%, which corresponds to class III or average provision. The current level of organic fertilizers application taking into account the ploughing of crop and root residues and green manure embedding is still insufficient to maintain a normal balance of humus in the soil. A slight variation in the provision of arable soil with mobile phosphorus was due to its negative balance in the agriculture of the Kursk region. At the same time, the weighted average content of this mineral element is 132 mg/kg of soil, which, according to the existing classification, corresponds to an increased provision and is close to the optimal level. The content of mobile potassium in the arable soils of the region has not changed significantly in recent years. However, in order to stabilize the potassium status of chernozem and grey forest soils, in the future, it is necessary to increase the input of this element in the agrocenosis up to a level that provides a balance intensity of at least 80%. An increase in the areas of acidic arable soil was noted in the direction from the south to the north. In general, their share was 70.5% or 1,305,000 hectares of the arable land under study. The balance of the main nutrients in the field of agriculture in 2014-2018 remained negative. Due to the total increase of the application of mineral and organic fertilizers, crop residues and straw, the input of nutrients per 1 hectare increased from 110 kg of active NPK substances in 2014 to 182.6 kg of active NPK substances in 2018. Compensation for their yield in this period increased, respectively, from 53 to 71%. Keywords: agrochemical monitoring; soil fertility; organic matter; mobile phosphorus; exchange potassium; soil solution acidity; nutrient balance; differential fertilization.
Author Details: V. V. Pirozhenko, acting director (e-mail: [email protected]); D .N. Tsigankov, head of division; O. N. Miroshnichenko, Cand. Sc. (Agr.), chief agrochemist.
For citation: Pirozhenko V. V., Tsigankov D. N., Miroshnichenko O. N. Monitoring of the Fertility State of Arable Lands in the Kursk Region. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2019. Vol. 33. No. 4. Pp. 12-15 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10403.
