CC BY
12АГРОНОМИЯ
УДК 631.445.4:631.95
ОЦЕНКА И ИЗМЕНЧИВОСТЬ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ЧЕРНОЗЁМОВ
ЮЖНЫХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ЗОНЫ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Ильинская И. Н., доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник;
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный Ростовский аграрный научный центр» (ФГБНУ ФРАНЦ)
В статье представлены результаты оценки водно-физических, физико-химических и агрохимических свойств чернозёмов южных северо-западной сельскохозяйственной зоны Ростовской области. В качестве репрезентативных единиц выбраны НПП «Каменское» и Северо-Донецкая СХОС., представляющие тип почв с определёнными условиями увлажнения. В результате анализа отобранных образцов в пахотном и подпахотном слоях почвы установлено, что структура и водопрочность почвы характеризуются как хорошие, плотность сложения в допустимых пределах. Наибольшей изменчивости подвержены показатели структурно-агрегатного состава пахотного слоя почвы и содержание подвижного фосфора. Данные могут быть использованы при разработке проектов адаптивно-ландшафтных систем земледелия, мо-
EVALUATION AND AGRO-ECOLOGICAL VARIABILITY OF SOIL PROPERTIES OF SOUTHERN CHERNOZEMS OF THE NORTHWEST AGRICULTURAL ZONE
OF THE ROSTOV REGION
Ilyinskaya I. N., Doctor of Agricultural Sciences, chief researcher;
Federal state budgetary scientific institution «Federal agricultural research center of Rostov» (FSBSI FRARC)
The article presents the results of assessment of water-physical, physical-chemical and agrochemical properties of chernozems of the southern NorthWestern agricultural zone of Rostov region. As representative units of the selected NPP «Kamenskoe» and Northern-Donetsk agricultural experiment station, representing the type of soil with certain moisture conditions. As a result of the analysis of the selected samples in the arable and subsurface layers of the soil, it was found that the structure and water resistance of the soil are characterized as good, the density of addition within acceptable limits. The indicators of structural and aggregate composition of the arable soil layer and content of mobile phosphorus are subject to the greatest variability. The data can be used in the development of projects of adaptive landscape systems of agriculture, monitoring of soil fertility of
5
ниторинге плодородия почв пахотных земель северо-западной зоны Ростовской области.
Ключевые слова: чернозёмы южные, агроэкологические свойства, оценка, изменчивость.
arable lands of the North-Western zone of the Rostov region.
Key words: chernozems of the southern, agro-ecological properties, evaluation, change.
Введение. Агроэкологическая оценка почв является одной из важнейших позиций агроэкологической оценки земель. Агроэкологическая оценка земель осуществляется в соответствии с биологическими требованиями сельскохозяйственных культур к условиям произрастания, их средообразующим влиянием и агротехнологиями, которые сопоставляются с агроэкологическими параметрами первичных земельных участков для определения степени пригодности их для использования под каждую культуру.
Основная цель агроэкологической оценки земель состоит в обеспечении эффективного государственного управления состоянием земель за счёт регулирования использования природных ресурсов, сохранения и восстановления почвенного плодородия и предотвращения деградационных процессов. Система земледелия должна учитывать результаты почвенного обследования районов земледелия с анализом основных показателей агроэкологической характеристики зоны [2].
При проектировании агроландшафтной организации территории и систем земледелия рекомендовано использовать показатели экологической оценки, с учётом которых разрабатывается зональная система севооборотов, структура посевных площадей, система обработки почвы, почвозащитные мероприятия, система сохранения и повышения плодородия почвы и др. [2].
В связи с этим тема агроэкологизации, направленная на предотвращение эрозионных процессов на пахотных землях, является актуальной. При этом необходимы дополнительные исследования по выявлению закономерностей изменения почвенно-агроэкологического режима агроландшафтов в условиях естественной влагообеспеченности.
Цель работы - изучить свойства почв северо-западной сельскохозяйственной зоны Ростовской области для совершенствования зональных адаптивно-ландшафтных систем земледелия с учётом экологических требований. Объекты исследований - почвы северо-западной сельскохозяйственной зоны Ростовской области, имеющей значительную долю эродированных земель.
Материал и методы исследований. В настоящее время, наряду с другими, получили распространение методы агроэкологической оценки почв по показателям почвенного плодородия, которые включают водно-физические, физико-химические и агрохимические свойства почв. Водно-физические показатели включают: структурно-агрегатный состав, величину плотности сложения, влажность и максимальную гигроскопичность в активном слое почвы.
6
От плотности сложения почв зависят её водно-воздушные, тепловые и другие свойства, играющие важнейшую роль в плодородии [5,7].
Физико-химические свойства отражают такие показатели, как содержание и состав водорастворимых солей, тип и степень засоления почвы, щёлочность, солонцеватость, водородный показатель водной суспензии. Солевой режим почв непосредственно оказывает воздействие на развитие растений. Установлено, что даже при слабом засолении и осолонцевании наблюдается угнетение растений и снижение урожая на 10-20 %. Потери урожая начинаются при засолении более 0,2 %. Оценка солевого режима выполняется по солонцеватости и содоустойчивости, которая определяется содержанием ионов № и Mg в поч-венно-поглощающем комплексе. От кислотности или щелочности почв зависят условия питания растений.
Агрохимические свойства почвы характеризуют показатели содержания гумуса и питательных элементов в активном слое почвы. Содержание гумуса в почве является важнейшим показателем почвенного плодородия. Гумус способствует усвоению растениями минеральных веществ и улучшает агрофизические свойства почв. Потенциальное плодородие и эффективность удобрений определяется обеспеченностью почв подвижными элементами питания - азотом, фосфором и калием.
Почвы северо-западной сельскохозяйственной зоны представлены преимущественно чернозёмами южными. В качестве репрезентативных единиц выбраны Каменский (НПП «Каменское») и Тарасовский (Северо-Донецкая СХОС) административные районы, представляющие тип почв с определёнными условиями увлажнения (годовой Ку = 0,54 и 0,55 соответственно) [8].
Рельеф территории - волнистая равнина, расчленённость овражно-балоч-ной сетью составляет 0,72 км/км2 , глубина местного базиса эрозии 140 м.
Климат зоны засушливый, осадков выпадает 414-442 мм в год, за вегетационный период - 213-261 мм при величине испаряемости 720-850 мм за сезон. Дефицит увлажнения за вегетационный период достигает 535-597 мм с большим значением в Каменском районе, что свидетельствует о низкой вла-гообеспеченности зоны за счёт атмосферных осадков. Гидротермический коэффициент (ГТК) составляет 0,73-0,87. Среднегодовая температура воздуха -7,4-8,2 °С. Сумма активных температур за вегетационный период в среднем составляет 2920-3175 °С, продолжительность безморозного периода 165-170 дней. Зима малоснежная, умеренно холодная. Запасы влаги на зяби весной составляют 125-130 мм в метровом слое, 48-50 в слое 0-20 см [1]. (табл. 1).
Отбор почвенных образцов для агроэкологической оценки почв и земель проведён на репрезентативных участках ФГУП «Каменское» и Северо-Донецкая СХОС ФГБНУ ФРАНЦ с учётом типа почв и степени тепловлагообеспеченно-сти объекта в соответствии с ГОСТ 28168-89 и указаниями Госкомгидромета [4]. Отбор почвенных образцов на полях проводился после уборки полевых культур. Каждый почвенный образец составляли из 3-х проб, равномерно отобранных
7
методом маршрутных ходов в слое 0-30 и 30-50 см для определения следующих показателей почвенного состояния: структуры и водопрочности, плотности сложения почв, содержания гумуса, обеспеченности почв элементами питания, содержания водорастворимых солей в водной вытяжке и рН водной суспензии.
Таблица 1. Климатическая характеристика объектов исследований в северозападной сельскохозяйственной зоне Ростовской области
Показатели
Административные районы Сумма осадков за год, мм Сумма осадков за сезон, мм Среднегодовая температура,0 С Сумма температур более 10 °С за сезон Испаряемость за сезон, мм Дефицит увлажнения за сезон, мм ГТК за сезон Ку за сезон
Каменский 414 232 8,2 3175 829 597 0,73 0,28
Тарасовский 455 261 7,4 2984 796 535 0,87 0,33
Северо-западная сельскохозяйственная зона 438 243 7,4 3014 770 528 0,80 0,31
Примечание. Данные в целом по зоне приведены с учётом других районов, входящих в данную зону
Лабораторные анализы почвы для определения водно-физических, физико-химических и агрохимических свойств почв, выполнялись по методикам: С. В. Астапова, 1975; Н. А. Качинского, Гедройца и др. и ГОСТам 28168-89, 26213-91, 26489-85, 26205-89 и 26205-91, 26213-91, 26483-85 [3].
Оценка агроэкологических свойств почв производилась с использованием разработок В. И. Кирюшина и А. Л. Иванова , 2003; А. К. Оглезнева и др., 2003; И. И. Карманова, 1990; Н. Б. Хитрова, 1998; Н. П. Сорокиной, 2003 [1, 7, 6, 9, 10].
Результаты и обсуждение. Выявлено, что обследованные почвы северозападной зоны Ростовской области по агрофизическим свойствам эрозионно устойчивы - количество агрономически ценных агрегатов составило 70,8-75,7 %, имеют высокую водопрочность (65,7-79,6 %), что подтверждается значениями коэффициентов структурности и водопрочности соответственно 2,4-3,1 и 1,9-3,9 с большими значениями в полевом севообороте Каменского района, а по водопрочности - в полевом севообороте Тарасовского района (табл. 2).
Наивысшая вариабельность значений структуры почвы при сухом просеивании отмечена в пахотном слое, возрастающая до 64,14 % в пылевой фракции и до 50,48 % в каменистой, с наименьшими значениями для фракций 0,5-2,0 мм. Степень рассеивания данных значительная. С увеличением глубины слоя почвы значения коэффициентов вариации структуры почвы снижаются. Их наименьшие значения наблюдаются в интервале от 0,25 до 7 мм и составляют для пахотного слоя 35,91 %, для подпахотного 10,85 % или почти в два-три раза ниже.
8
Таблица 2. Агроэкологические свойства пахотного слоя почв чернозёмов южных в северо-западной сельскохозяйственной зоне Ростовской области
Показатель Объекты исследований (районы)
Каменский (полевой севооборот) Каменский (кормовой севооборот) Тарасовский (полевой севооборот)
Годовой / сезонный Ку 0,58 / 0,28 0,58 / 0,28 0,54 / 0,33
Структурность, % 75,7 71,9 70,8
Коэффициент структурности 3,1 2,6 2,4
Водопрочность, % 70,3 65,7 79,6
Коэффициент водопрочности 2,4 1,9 3,9
Плотность сложения почвы, г/см3 1,23 1,22 1,19
Максимальная гигровлага, % 10,01 9,99 9,77
рН водной суспензии 7,4 7,4 8,0
Сумма солей, % 0,040 0,046 0,062
Содержание органического вещества, % 4,10 3,95 3,58
Аммонийный азот, мг/кг 5,35 5,18 5,09
Подвижный фосфор, мг/кг 26,1 13,26 10,65
Обменный калий, мг/кг 310,0 304,0 280,0
При анализе вариабельности значений водопрочности агрегатов наблюдается та же закономерность в отношении её снижения по глубине, при этом наивысшие коэффициенты вариации отмечены для фракций 0,25-3,0 мм и составляют 41,77 и 46,72 %, что указывает на неоднородность их совокупности. При этом, если в пахотном слое степень рассеивания значительна, то в подпахотном она характеризуется как средняя (26,27 и 14,62 % соответственно) (табл. 3).
Наблюдается некоторое уплотнение пахотного слоя почвы объектов обследования (1,19-1,23 т/м3), тем не менее её значения находятся в пределах допустимых (до 1,4 т/м3). В результате математической обработки данных установлено, что в слое 0-50 см значения фактической плотности сложения почвы варьируют слабо, в пределах 1,72.
Максимальная гигроскопичность пахотного слоя почвы находилась в пределах 9,77-10,01 %, влажность завядания составила 14,66-15,02 % с низкими коэффициентами вариации 1,32-1,34, возрастающими в подпахотном слое до 6,41-6,44 %, что характеризует незначительную степень рассеивания данных.
Судя по величине сухого остатка водной вытяжки из почв (0,040-0,062 %), наблюдается засоление почв слабой степени. Тип засоления хлоридно-суль-фатный, почвы слабощелочные (рН = 7,4-8,0). Сумма ионов НС03 + № + Mg составляет менее 0,7, следовательно токсичная щёлочность отсутствует как в полевом, так и в кормовом севообороте Каменского района. В то же время в полевом севообороте Северо-Донецкой СХОС значения токсичной щёлочности уже почти приблизились к опасному порогу (таблица 4).
9
Таблица 3. Коэффициенты вариации значений агроэкологических свойств почв чернозёмов южных в северо-западной сельскохозяйственной зоне Ростовской области
№ п/п Показатель Слой почвы, см
0-30 30-50 0-50
1 Структурно-агрегатный состав фракции, %
1.1 > 10 мм 50,48 36,82 39,49
1.2 < 0,25 мм 64,14 41,67 52,78
1.3 0,25-7,0 мм 35,91 10,85 22,12
2 Водопрочность, %
2.1 > 5 мм 41,77 17,4 24,20
2.2 < 0,25 мм 26,27 14,62 20,57
2.3 0,25-3,0 мм 46,72 11,75 30,60
3 Плотность сложения, т/м3 - - 1,72
4 Максимальная гигровлага, % 1,32 6,44 3,92
5 Влажность завядания, % 1,34 6,41 3,96
6 Сухой остаток водной вытяжки из почв, ммоль/100 г почвы 23,05 28,17 27,41
7 рН водной суспензии 5,08 4,28 4,68
8 Содержание элементов питания, мг/кг
8.1 2,54 6,06 2,42
8.2 Р2О5 49,57 42,24 46,48
8.3 К2О 5,33 5,53 1,87
9 Содержание органического вещества 6,9 7,11 6,98
Таблица 4. Результаты анализа водной вытяжки из почв по слоям почвы на объектах северо-западной зоны Ростовской области
Место отбора Горизонт почвы, см Элементы водной вытяжки из почв, ммоль на 100 г почвы Плотный остаток рН водной суспензии
SO4, НСО3 С1 Са Mg К №
«Камен- ское» полевой севооборот 0-30 0,1502 0,2670 0,0840 0,2408 0,1044 0,0264 0,0964 0,040 7,376
30-50 0,1146 0,2950 0,0920 0,2356 0,0988 0,0222 0,0828 0,042 7,518
0-50 0,1324 0,2810 0,0880 0,2382 0,1016 0,0243 0,0896 0,041 7,447
«Камен- ское» кормовой севооборот 0-30 0,1642 0,2020 0,0624 0,2868 0,1164 0,0216 0,0746 0,046 7,354
30-50 0,1518 0,2300 0,0704 0,2540 0,1012 0,0146 0,0684 0,036 7,524
0-50 0,1580 0,2160 0,0664 0,2704 0,1088 0,0181 0,0715 0,038 7,439
СевероДонецкая СХОС полевой севооборот 0-30 0,1617 0,4533 0,0707 0,5413 0,1340 0,0117 0,0860 0,062 8,033
30-50 0,1763 0,4567 0,0653 0,4960 0,1273 0,0097 0,0920 0,061 8,093
0-50 0,1690 0,4550 0,0680 0,5187 0,1307 0,0107 0,0890 0,0615 8,063
10
Вариация показателей по результатам математической обработки физико-химических показателей в пахотном слое по ионам гидрокарбонатов, кальция и калия высока и достигает 37,67-45,43 %, что связано с сильной асимметрией распределения рядов данных. Закономерности изменения коэффициента вариации в зависимости от глубины отбора образцов почвы не выявлено, кроме коэффициентов вариации сульфат-ионов. Изменчивость водородного показателя рН весьма низкая -5,08 в пахотном слое и 4,28 в подпахотном таблица 3).
Агрохимическая оценка свидетельствует о среднем и низком содержании гумуса (4,10 % в пахотном слое и 3,95 % в подпахотном), среднем содержании аммонийного азота (5,09-5,35 мг/кг), низком и среднем содержании фосфора (10,6526,09 мг/кг), повышенном и высоком содержании калия (280-310 мг/кг). (таблица 5).
Таблица 5. Результаты агрохимического анализа образцов почвы по слоям на объектах северо-западной зоны Ростовской области
Место отбора Горизонт почвы, см Элементы минерального питания, мг/кг Органическое вещество,%
N-^4 Р2О5 К2О
НПП «Каменское» полевой севооборот 0-30 5,35 26,09 310,00 4,10
30-50 5,44 17,76 222,00 4,17
0-50 5,40 21,93 266,00 4,14
НПП «Каменское» кормовой севооборот 0-30 5,18 13,26 304,00 3,95
30-50 5,42 9,49 242,00 4,03
0-50 5,30 11,38 273,00 3,99
Северо-Донецкая СХОС, полевой севооборот 0-30 5,09 10,65 280,00 3,58
30-50 6,02 8,61 246,67 3,63
0-50 5,56 9,63 263,33 3,61
Наибольшее содержание органического вещества в пахотном слое отмечено в полевом севообороте Каменского района (4,10 %). Наблюдается некоторое увеличение содержание органического вещества в подпахотном слое почвы по сравнению с пахотным.
Результаты статистического анализа показали, что изменчивость содержания подвижного фосфора высока (49,57-42,24), в то время как степень рассеивания содержания аммонийного азота, обменного калия и органики менее 10 %, то есть незначительна.
Выводы. В результате анализа отобранных образцов в пахотном и подпахотном слоях почвы установлено, что структура и водопрочность почвы характеризуются как хорошие, плотность сложения находится в допустимых пределах. Наблюдается засоление почв слабой степени. Статистический анализ показал значительную степень изменчивости показателей структурно-агрегатного состава и водопрочности пахотного слоя почвы, содержания подвижного фосфора. Наименьшей изменчивости подвержены плотность сложения, максимальная гигроскопичность, влажность завядания, рН, содержание аммонийного азота, обменного калия и органического вещества почвы. В результате
11
исследований получены экспериментальные данные, которые могут быть использованы при разработке системы севооборотов и системы обработки почвы, проектов адаптивно-ландшафтных систем земледелия, мониторинге плодородия почв пахотных земель северо-западной зоны Ростовской области, а также в системе кадастровых оценок.
Список использованных источников:
1. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1972. - 250 с.
2. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротех-нологий. Методическое руководство / Под ред. В. И. Кирюшина и А. Л. Иванова. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. - 784 с.
3. Астапов С. В. Мелиоративное почвоведение. М.: Сельхозгиз, - 1958. -С.47-107.
4. Временные методические указания гидрометеорологическим станциям и постам по отбору проб, подготовке грунта на химический и гидробиологический анализ и проведение анализа. М.: Гидрометеоиздат, 1983. - 27 с.
5. Ильинская И. Н. Нормативные показатели состояния и использования мелиорированных земель // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: Сб. науч. тр. - ФГНУ «РосНИИПМ» Новочеркасск: ООО «Геликон», 2010. Вып. 41. - С. 37-44.
6. Карманов И. И. Методика и технология почвенно-экологической оценки и бонитировки почв для сельскохозяйственных культур. М.: ВАСХНИЛ, 1990. - 114 с.
7. Оглезнев А. К., Куприян Т. А., Норкина Т. Е. и др. Методические рекомендации по оценке качества и классификации земель по их пригодности
References:
1. Agro-climatic resources of the Rostov region. L.: Gidrometeoizdat, 1972. - 250 p.
2. Agroecological assessment of land, design of adaptive landscape systems of agriculture and agricultural technologies. Methodical manual / Under the editorship of V. I. Kiryushin and A. L. Ivanov. M.: rosinformagrotech, 2005. - 784 p.
3. Astapov S. V. Meliorative soil science. M.: Selkhozgiz, 1958. - P. 47-107.
4. Temporary methodical instructions to hydrometeorological stations and posts on sampling, preparation of soil on the chemical and hydrobiological analysis and carrying out the analysis. M.: Gidrometeoizdat, 1983. - 27 p.
5. Ilyinskaya I. N. Standard indicators of the status and use of reclaimed lands in Ways of improving the efficiency of irrigated agriculture: Sat. scientific. Tr. - FGNU «Rosnipi» Novocherkassk: LLC «Helicon», 2010. Issue. 41. -P. 37-44.
6. Karmanov I. I. Methods and technology of soil-ecological assessment and soil bonitation for agricultural crops. Moscow: VASKHNIL, 1990. - 114 p.
7. Ogleznev A. K., Kupriyan T. A., Norkina T. E. and others. Methodical recommendations on quality assessment and classification of lands on their suitability for use in agriculture (with reference materials). M.: VISHAGI, 2003. - 28 p.
12
для использования в сельском хозяйстве (со справочными материалами). М.: ВИСХАГИ, 2003. - 28 с.
8. Полуэктов Е. В., Цвылёв Е. М. Почвенно-земельные ресурсы Ростовской области: монография // Новочеркасская гос. мелиор. академия. Новочеркасск: УПЦ «НАБЛА» ЮРГТУ (НПИ), 2008. - 355 с.
9. Сорокина Н. П. Структура почвенного покрова пахотных земель: типизация, картографирование, агроэко-логическая оценка: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. М., 2003. - 48 с.
10. Хитров Н. Б. Деградация почвы и почвенного плодородия: понятия и подходы к получению оценок. // Антропогенная деградация почвенного покрова и меры её предупреждения: Тез.и докл. Всероссийской конф. Т. 1. М., 1998. - С. 8-10.
8. Poluektov E. V., Tsvylev E. M. Soil and land resources of Rostov region: monograph // Novocherkassk state melior. Academy. Novocherkassk: NABLA (NPI), 2008. - 355 p.
9. Sorokina N. P. The structure of the soil cover of arable land: typing, mapping, agroecological assessment: autoref. dis. ... Dr. S. H. Sciences. M., 2003. - 48 p.
10. Khitrov N. B. Soil degradation and soil fertility: concepts and approaches to estimation. // Anthropo-genic degradation of soil cover and measures to prevent it: Abstracts and papers All-Russian Conf. Vol.1. M., - 1998. P. 8-10.
Сведения об авторе:
Ильинская Изида Николаевна -доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник лаборатории адаптивно-ландшафтного земледелия, агрохимии и сортовой агротехники Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр». 346735, Ростовская обл., Аксайский район, п. Рассвет, ул. ИнститутскаяД. Тел./факс учреждения (86350) 37-389, 37-1-75, e-mail: dzni@mail.ru. Личный контактный телефон: 8-908-193-43-99. Личный e-mail: izidaar@mail.ru.
Information about the author:
Ilyinskaya Izida Nikolaevna - Doctor of agricultural Sciences, chief researcher of the laboratory of adaptive landscape agriculture, agrochemistry and varietal agricultural engineering of the Federal state budgetary scientific institution «Federal agricultural research center of Rostov» Postal address of the institution: 346735, Rostov region, Aksai district, p. Rassvet, Institutskaya str,1. Tel/Fax institutions (86350) 37-389, 37-1-75, e-mail: dzni@mail.ru. Personal contact phone: 8-908-193-43-99. Personal e-mail: izidaar@mail.ru.
13
