CC BY
81
ПОЧВАМ - ВТОРУЮ ЖИЗНЬ А.И. Стифеев, В.А. Лукьянов
Аннотация. Почти 40% сельскохозяйственных земель нашей планеты серьезно деградировано. При этом, по данным [6] Международного института исследований продовольственной политики (International Food Policy Research Institute), в отдельных регионах ситуация близка к катастрофе. Деградировано 75% пашни в Центральной Америке, 25% в Африке, 16% в России, 11% в Азии.
Ключевые слова: рекультивация, микроводоросли, деградация, плодородие.
Почва - это относительно маломощный по сравнению с отложениями горных пород (от нескольких сантиметров до 1-2м) поверхностный плодородный слой суши, является основным участником всех современных процессов трансформации и миграции вещества, протекающих в биосфере и связанных с функционированием экосистем и обменом веществ в живых организмах.
На поверхности литосферы (твердой оболочки земной коры) образовалось свыше 20 различных типов почв: тундровые -глеевые, подзолистые, дерново -подзолистые, дерново-карбонатные, серые лесные, черноземы, желтоземы, красноземы и т.д. Каждый тип почв обладает своим плодородием - способностью обеспечивать растения водой, элементами питания, воздухом, за счет чего происходит рост и развитие растений, формируется урожай сельскохозяйственных культур.
В почвах постоянно аккумулируются, одновременно закрепляются и переходят в подвижное состояние химические элементы, обеспечивающие жизнь. Важнейшая особенность почвы, основа ее плодородия -избирательное накопление необходимых элементов в почвенных слоях, которые возможно только при участии живых организмов и, главным образом, растений, которые выбирают и усваивают нужный химический элемент.
Растения, накапливая в своем теле элементы - биофилы, затем передают их почвенному гумусу и другим органическим соединениям, тем самым постоянно улучшая среду своего обитания. Почву с гумуссферой закрепляют нужные для жизни химические элементы и становятся начальным звеном последующего удвоения и миграции этих элементов по цепям питания многих видов организмов, которые после отмирания снова переходят в почву, обеспечивая при этом непрерывный биотический круговорот веществ.
Вторая половина XX в. и начало третьего тысячелетия характеризуется усилением антропогенного влияния на почвенный покров. Прежде всего, это связано с изъятием плодородных земель для нужд промышленности и последующим воздействием нарушенных территорий на прилегающие к ним земельные угодья. Кроме того, интенсификация сельскохозяйственного производства, выбросы крупных промышленных предприятий, неграмотное использование синтетических удобрений и пестицидов привело к деградации земельных угодий на площади 1 216 000 км , или около 7% площади пашни РФ [2].
Особую актуальность приобретает изъятие для нужд промышленности самых ценных почв черноземов и серых лесных почв. Вместо них образуются техногенные ландшафты, где практически отсутствует круговорот веществ и исчезает тысячелетиями созданный ландшафт.
На деградированных землях круговорот веществ значительно замедляется, снижаются процессы трансформации и миграции вещества в данных экосистемах.
В настоящее время, только на территории двух областей ЦЧ (Курской и Белгородской) добыча железной руды привела к образованию техногенных ландшафтов на площади свыше 30 000 га (карьеры, отвалы, хвосто-хранилища отходов обогащения) и значительные площади заняты под полигонами захоронения промышленных и бытовых отходов, добычей местного минерального сырья (песка, мела, глины, щебня) и других целей. С нарушенных территорий снято и закладировано около 50 млн.м3 плодородного слоя почв, который хранится в буртах.
По нашим данным, нарушенные земли создают очаг загрязнения прилегающих к ним территорий (аг-роценозов) на расстоянии до 5 км, а горнорудные предприятия до 30 и более километров [3].
Целью работы являлось изучение технологических приемов повышения устойчивости агроэкосистем и техногенных ландшафтов в условиях Центрального Черноземья и вовлечения техногенно-нарушенных земель для создания агроценозов.
В ходе исследований установлена возможность вовлечения техногенно-нарушенных земель Михайловского ГОКа в сельскохозяйственный оборот с использованием биологической рекультивации; изучена возможность применения микроводорослей (Chlorella vulgaris, Spirulina platensis, Scenedesmus bijugatus) для повышения продуктивности ячменя на темно-серых лесных почвах; определена эффективность плодородного слоя и минеральных удобрений, биопрепаратов, регуляторов роста, дефеката на урожайность зерновых культур.
Изъятие и складирование горных пород в отвалы в условиях Михайловского ГОКа КМА ежегодно составляют более 46 млн. тонн. При этом нарушается гидрологический режим территории, возникает промышленная эрозия, загрязняется прилегающий к ним почвенный покров, снижается продуктивность и качество сельскохозяйственной продукции [5].
Наша страна по площади нарушенных и деградированных земель занимает 3-е место в мире. По данным государственного учета земель, сегодня в России 220,6 млн. га сельскохозяйственных угодий, из которых 121,5 млн. га - пашня. Около 190 млн. га (85%) подвержены различным процессам деградации: водной и ветровой эрозии - 65 млн. га, переувлажнению и заболачиванию - 23 млн. га, засолению с солонцовыми комплексами - 38 млн. га, зарастанию кустарником и мелколесьем - 16 млн. га, каменистые 12 млн. га, с кислыми почвами 34 млн. га, опустыненные в сильной степени - 10 млн. га [6]. В последнем отчете Россельхоза-кадемии, посвященном агроэкологическому состоянию земель сказано, что действующее законодательство в области рационального использования и охраны земель значительно отстает от современных требований. Практически все механизмы государственного регулирования земельных отношений, предусмотренные земельным законодательством, оказались недостаточно действенными и труднореализуемыми.
Дисбаланс сельхозугодий в последнее время также становится важной экологической причиной вывода почв из оборота. Экологически допустимой нормой считается распашка не более 50-55% территории районов, пригодных для земледелия [1]. Остальная терри-
тория должна быть занята кормовыми угодьями, лесными массивами, населенными пунктами, транпорны-ми коммуникациями и другими несельскохозяйственными объектами. Проблема в том, что параметры предельно допустимой распаханности территории в ряде регионов России значительно превышали нормы. В Воронежской, Курской, Липецкой, Орловской, Ростовской, Саратовской, Тамбовской, Тульской областях, а также в степных районах Волгоградской, Самарской, Омской областей и Ставропольского края, доля пашни составляла 60-70% всей площади. Еще выше доля распашки (75-80%) в районах Краснодарского края и в степных районах Калмыкии (более 90%).
На сегодняшний день нет официальных данных и нет точной картины деградации почв, потому что нет профильных организаций, способных провести комплексный анализ. Отсутствует законодательная база, нет ответственности за состояние почв, нет нормативов, определяющих, какие воздействия допустимы. До сих пор нет закона об охране почв, разработанного ведущими почвоведами страны. В Государственной Думе этот закон прошел два чтения. Сейчас его пытаются снова активизировать через Министерство сельского хозяйства. Из осколков государственных служб образовались частные фирмы, но они не могут провести работу такого масштаба.
В условиях Центрального Черноземья нарушенные земли занимают площадь около 100 тыс. га. Наибольшие нарушения земель отмечены на территории Курской и Белгородской областей. Только для нужд железорудной промышленности отведено свыше 30 тыс. га ценнейших черноземов и серых лесных почв [4]. Эти земли в основном использовались для возделывания различных сельскохозяйственных культур, а в настоящее время изъяты из сельскохозяйственного оборота.
В связи с чем, перед нами стояла задача изучить возможность техногенно-нарушенным почвам дать вторую жизнь. Учитывая, что большинство техногенно-нарушенных земель на территории КМА заняты лессовидными суглинками, нами была проведена биологическая рекультивация этих земель, путем планировки пород и нанесением на их поверхность гумусового слоя мощностью 0,4 м с последующим посевом на этих землях озимой пшеницы, ячменя и люцерны.
Так, наши исследования, проведенные в 20112012гг., показали, что техногенные отвалы из лессовидных суглинков после их планировки и нанесения на спланированную поверхность плодородного слоя (ранее снятого в нарушаемых землях) мощностью 0,4 м на фоне полного минерального удобрения (М60Р60К60 кг д.в./га) позволяет получить урожайность озимой пшеницы и ячменя, равноценную таковой на темно-серых лесных почвах Железногорского района.
Для посева использовали озимую пшеницу сорта «Московская-39» и ячмень сорта «Суздалец». Агротехника возделывания зерновых культур - общепринятая. Удобрения в форме нитрофоска вносили под культивацию перед посевом. Посевная площадь составила 27га: 15 га под озимой пшеницей и 12 га под ячменем. Результаты определения урожайности озимой пшеницы приведены в таблице 1.
Данные таблицы свидетельствуют о том, что урожайность зерна озимой пшеницы на лессовидном суглинке незначительно превышала норму высева семян (2,5ц/га) и составила 3,5-5,4 ц/га. Нанесение на поверхность суглинка гумусового слоя позволило увеличить урожайность зерна ячменя до 19,7ц/га. Применение полного минерального удобрения (Ы60Р60К60 кг д.в./га) позволило получить максимальную урожайность зерна - 34,4 ц/га.
Таблица 1 - Урожайность озимой пшеницы на рекультивированных землях Михайловского ГОКа КМА (2011-2012гг.) __
№ п/п Варианты опыта Средняя урожайность Отклонение от контроля
1 Лессовидный суглинок (контроль) 3,5 -
2 Лессовидный суглинок + Кб0Рб0Кб0 5,4 1,9
3 Лессовидный суглинок + 0,4 м гумусового слоя 19,7 16,3
4 Лессовидный суглинок + 0,4 м гумусового слоя + Кб0Рб0Кб0 25,6 22,1
5 Лессовидный суглинок + сидерат 50 ц/га 4.9 1,4
6 Лессовидный суглинок + сидерат 50 ц/га +0,4 м гумусового слоя 23,3 19,8
7 Лессовидный суглинок + сидераты 50 ц/га + 0,4 м гумусового слоя + Кб0Рб0Кб0 34,4 30,9
НСР05 4,7
Таким образом, проведенные нами исследования показали, что нанесение на лессовидный суглинок плодородного слоя почв на фоне полного минерального удобрения обеспечивает получение высокого урожая зерна озимой пшеницы.
Аналогичный опыт закладывался с посевом ярового ячменя (таблица 2).
Таблица 2 - Урожайность ячменя по вариантам опыта, 2012г._
№ п/п Варианты опыта Средняя урожайность Отклонение от контроля
1 Лессовидный суглинок (контроль) 5,1 -
2 Лессовидный суглинок + Кб0Рб0Кб0 9,0 4,0
3 Лессовидный суглинок + 0,4 м гумусового слоя 17,0 11,9
4 Лессовидный суглинок + 0,4 м гумусового слоя + Кб0Рб0Кб0 25,2 20,1
НСР05 2,9
Средняя урожайность ячменя, приведенная в таблице 2, свидетельствует о том, что получена аналогичная закономерность как и на варианте с озимой пшеницей. На лессовидном суглинке урожайность зерна ячменя была несколько выше озимой пшеницы (3,5 ц/га) и составила 5,1 ц/га. На фоне минеральных удобрений, внесенных на лессовидном суглинке, урожайность ячменя повысилась до 9,0 ц/га. Максимальный урожай обеспечило нанесение на суглинок плодородного слоя 0,4м на фоне (М60Р60К60 кг д.в./га), который составил 25,2ц/га.
Таким образом, наши исследования показали, что плодородие нарушенных земель можно восстановить с помощью нанесения плодородного слоя почв мощностью 0,4м на выровненные отвалы из лессовидного суглинка, что обеспечивает получение относительно высокого урожая озимой пшеницы и ярового ячменя.
Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы на рекультивированных землях приведена в таблице 3.
Таблица 3 - Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы на рекультивированных землях МГОКа
Показатели Урожайность, ц,га Стоимость продукции, руб. Производственные затраты, руб. Себестоимость 1 ц, руб. Чистый доход, руб. Уровень рентабельности, %
Лессовидный суглинок (контроль) 3,5 2100 11000 3142,8 -8900 -
Лессовидный суглинок + N^^^0 5,4 3240 11000 2037,0 -7760 -
Лессовидный суглинок + 0,4 м гумусового слоя 19,7 11820 11000 558,4 820 7,5
Лессовидный суглинок + 0,4 м гумусового слоя + N6oP6oK6o 25,6 15360 11000 429,7 4360 39,6
Лессовидный суглинок + сидерат 50 ц/га 4,9 2940 11000 2244,9 -8060 -
Лессовидный суглинок + сидерат 50 ц/га + 0,4 м гумусового слоя 23,3 13980 11000 472,1 2980 27,0
Лессовидный суглинок + сидераты 50 ц/га + 0,4 м гумусового слоя + N«^«>¿60 34,4 20640 11000 319,8 9640 87,6
Из данных таблицы видно, что уровень рентабельности был максимален на вариантах лессовидный суглинок + 0,4 м гумусового слоя + N60P60K60 и лессовидный суглинок + сидераты 50 ц/га + 0,4 м гумусового слоя + N60P60K60 и составил соответственно 39,6 и 87,6%.
Таким образом, проведенные нами исследования показали возможность создания плодородных почв на техногенно-нарушенных землях, связанные с добычей железной руды открытым способом на территории КМА, позволяющие получить относительно высокий урожай зерновых культур.
Для повышения продуктивности агроценозов на рекультивированных техногенных землях необходимо проведение дальнейших исследований, связанных с подбором эффективных мелиорантов, специальных севооборотов и оптимальных доз минеральных и органических удобрений.
Список использованных источников
1 Головастикова А.В. Биопедоценоз как показатель экологического состояния техногенного ландшафта: автореферат дис. на соиск. ученой степ. канд. с.-х. наук. - Курск, 1997. - 18 с.
2 Лойко П.Ф. Земельный потенциал Мира и России: пути глобализации его использования в XXI веке: учебное пособие // Федеральный кадастровый центр «Земля», 2000.342 с.
3 Стифеев А.И. Опыт освоения гидроотвала Михайловского ГОКа // Рекультивация земель, нарушенных горными работами на КМА.-Воронеж: ВСХИ, 1985.-С.114-132.
4 Стифеев А.И. Горнодобывающий комплекс КМА и его влияние на природные ресурсы Центрального Черноземья // Материалы Межд. научн.-практ. конф. - Белгород: Изд-во БГТА, 2002.-С.24-27.
5 Харламова Е.Н., Золомихин А.В. Проблемы экологии города Старый Оскол // Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземья: материалы Межд.научн. -практ. конф. в 2-х частях. Часть 2. -Курск: КГМУ, 2005.-С.174-176.
6 www.agroxxi.ru/arhiv-novostei/ Агро XXI - новости, аналитика, комментарии / Деградированных почв в России на две Франции хватит.
Информация об авторах
Стифеев Анатолий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и охраны природы ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», academy@kgsha.ru, тел. (4712) 53-15-00.
Лукьянов Вячеслав Анатольевич, аспирант ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», е-mail: lukyanov27@mail.ru
