CC BY
285
УДК 631.45(571.51) П.И. Крупкин
ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ - ОСНОВА ПРИРОДНОГО РАЙОНИРОВАНИЯ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИ СЛОЖНОЙ ТЕРРИТОРИИ ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКОЙ ЧАСТИ
КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
В статье рассматривается сложное геоморфологическое строение земледельческой части Красноярского края, для которой характерны дерново-подзолистые, серые, лесные почвы и черноземы. Даются конкретные рекомендации для стабилизации высокого естественного плодородия почв применительно к местным условиям.
Ключевые слова: дерново-подзолистые, серые, лесные почвы, севооборот, чернозем, земельный фонд, сельскохозяйственная культура.
P.I. Krupkin SOIL COVER AS THE BASIS OF NATURAL DIVISION INTO DISTRICTS AND AGRICULTURAL USE OF GEOMORPHOLOGICALLY COMPLEX TERRITORY OF THE AGRICULTURAL PART IN KRASNOYARSK REGION
The article analyses complex geomorphological structure of the agricultural part of Krasnoyarsk region for which sod-podzol, grey, forest soils and chernozems are typical. Concrete recommendations for stabilisation of high natural soils fertility with reference to local conditions are given.
Key words: sod-podzol, grey, forest soils, crop rotation, chernozem, land fund, agricultural crop.
Введение. Современные почвы являются результатом многомиллионной эволюции земли, различных катаклизмов, изменений геоморфологии, климата, растительности и других факторов. Эти изменения протекают постоянно, но очень медленно, и в исторические промежутки времени, например, в течение столетия, слабо заметны, если экосистема находится в естественном состоянии, без вмешательства антропогенного фактора.
Иная картина с относительной стабильностью почвенного покрова наблюдается при вмешательстве человека в естественные экосистемы. В зависимости от характера воздействия в одних почвах могут изменяться только количественные параметры некоторых свойств, например, в черноземах, сформировавшихся под лугово-степной растительностью, в других - могут изменяться режимы и процессы почвообразования, например, в подзолистых почвах при их окультурировании. Так, в Канской лесостепи в пахотных горизонтах выщелоченных черноземов количество гумуса уменьшилось по сравнению с целинными аналогами в среднем из 13 пар на 2% (8,46 против 10,4%), количество водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм - на 25% (37,8 против 62,6%). Аналогичная картина в 14 парах оподзоленных черноземов (Крупкин, 2002). О изменении различных почв подзолистого типа, где изменились режимы и процессы в результате окультуривания, свидетельствует весь громадный опыт земледелия Нечерноземной зоны России.
В Красноярском крае в связи с его громадной территорией и сложной геоморфологией зональный почвенный покров весьма разнообразен, начиная от криоземов, глееземов и подзолов и заканчивая каштановыми почвами. Кроме того, здесь имеет место весь спектр интразональных почв (болотные, луговые, пойменные, солонцеватые, разные типы горных почв и прочие). Изучением различных почв Красноярского края занимались комплексная экспедиция СОПС СССР, коллективы спецлабораторий и кафедр Красноярского пединститута, КрасГАУ, КНИСХ, Института леса, Института гидротехники и мелиорации и др. В результате были выяснены основные закономерности генезиса, географии почв, их провинциальные особенности, режимы и процессы, пути объективной оценки плодородия. Однако многочисленные публикации не всегда сопровождались разработкой путей повышения (стабилизации) плодородия различных почв. В этом плане существенный вклад внес институт ВостсибНИИгипрозем, агрохимслужба края и кафедры земледелия и растениеводства КрасГАУ, отделы почвоведения и земледелия Красноярского НИИСХ, усилия которых были направлены на поиски путей повышения эффективного плодородия почв.
В данной статье сделана попытка обобщить результаты собственных разнообразных исследований и исследований других авторов по географии и характеристике основных зональных почв земледельческой части Красноярского края, наметить пути повышения их плодородия, в первую очередь, эффективного плодородия.
Объекты и методы исследований. Объектом исследований является территория земледельческой части Красноярского края южнее реки Ангара. Закономерности размещения почвенного покрова наиболее детально изучены автором в Канском геоморфологическом округе методом почвенно-геоморфологических профилей и ключей (картографирование почвенного покрова отдельных хозяйств в масштабе 1:25000). Этими же методами, но менее детально, исследования проведены совместно с В.В. Топтыгиным в Красноярском, Ачинско-Боготольском, Назаровском, Чулымо-Енисейском округах.
Различные полевые опыты проведены по стандартным методам в ОПХ "Солянское” Красноярского НИИСХ, на Боготольской и Казачинской опытных станциях, в учхозе "Миндерлинское” КрасГАУ, в ряде хозяйств разных регионов Красноярского края. Большинство опытов, особенно с удобрениями, сопровождалось детальной характеристикой почв. Анализы проводились по тестированным методам.
Результаты исследований и их обсуждение. В Красноярском крае земледелие сосредоточено южнее широты г. Енисейск - р. Ангара. Общая площадь этой территории 72360 тыс. га. Удельный вес сельскохозяйственных земель очень низкий и составляет 10,9% от общей территории (7889 тыс. га), пашни - 4,2% (3069 тыс. га).
На данной территории очень сложная геоморфология. Здесь расположены различные поднятия, такие, как Восточный и Западный Саяны, Кузнецкий Алатау, Солгонский кряж, хребет Арга, Кемчугское нагорье, Енисейский кряж, Восточно-Сибирское плоскогорье, между которыми находятся орографически обособленные друг от друга впадины и котлованы разной формы и размеров.
На характеризуемой территории преимущественно по характеру рельефа выделено 16 геоморфологических округов, в том числе 7 горных, 3 равнинных подтаежно-таежных и 6 равнинных и равниннопредгорных (Крупкин, 2002; Топтыгин, Крупкин, Пахтаев, 2002). В последних сосредоточено основное сельскохозяйственное производство. Каждый из шести равнинных и равнинно-предгорных округов (Канский, Красноярский, Ачинско-Боготольский, Назаровский, Чулымо-Енисейский и Южно-Минусинский) имеет свои особенности по всему комплексу природных условий или отдельным компонентам природы и разную площадь (табл. 1). В то же время между некоторыми из них много общего.
Рельеф большинства территорий увалистый или холмисто-увалистый. Высотные отметки повышаются от центра к периферии, которая обычно представлена предгорной подтайгой, за исключением Ачинско-Боготольского и Красноярского округов, северные части которых переходят в равнинную подтайгу и тайгу.
Материнские породы во всех округах разнообразные с преобладанием лессовидных суглинков (преимущественно тяжелых) и делювиальных желто-бурых суглинков и глин. Наиболее легкий грансостав имеет место в Южно-Минусинском округе.
Климат во всех шести геоморфологических округах резко континентальный. Однако большая протяженность территории с севера на юг и с запада на восток, с одной стороны, и перепады высот в пределах округа, с другой, обуславливают существенные колебания климатических показателей. Количество тепла увеличивается в основном с севера на юг и с востока на запад, влаги (преимущественно) - с юга на север и с востока на запад.
Важно подчеркнуть, что значительные различия климатических показателей имеют место не только между округами, но и в каждом геоморфологическом округе (табл.1). Например, в Южно-Минусинском округе сумма МО0 изменяется от 1740 до 20390С, длинна безморозного периода - от 97 до 109 дней, сумма осадков - от 332 до 467 мм, ГТК - от 0,99 до 1,45 и т. д. Аналогичные колебания показателей наблюдаются и в других округах. Почти в каждом из них имеет место 2-3 климатических района по теплообеспеченности и 2 подрайона по влагообеспеченности. Поэтому проводить границы зон и подзон по климатическим показателям в пределах округов едва ли правомерно.
Разнообразен и растительный покров в земледельческой части Красноярского края, по характеру которого в пределах каждого округа четко проявляется как горизонтальная зональность, так и вертикальная поясность: по мере продвижения с севера на юг (на равнинных территориях восточной окраины ЗападноСибирской низменности) или вниз по склонам горных образований темнохвойная тайга сменяется узколиственными лесами (зона подтайги) и далее лугово-степными и степными растительными ассоциациями.
Таблица 1
Районирование земледельческой части Красноярского края и колебания основных показателей климата в разных геоморфологических округах
Округ (подзона лесостепь) Площадь, тыс. га 1° воздуха, среднегодовая Период с ^ дн. Сумма 1 >10о С Осадки, мм ГТК
> 10о безмо- розный Год Период с 1>10о
Канский (северная, типичная, южная) 1697 -0,7- -0,1 103- 113 84-115 1561-1818 350-452 182-231 1,00-1,44
Красноярский (северная, типичная, южная) 504 -1,3- -0,5 104- 122 87-118 1610-1790 340-454 191-237 1,11-1,32
Ачинско-Боготольский (северная) 224 -0,1- -0,3 ПО- 111 102-113 1675-1697 470-486 218-228 1,28-1,36
Назаровский (типичная) 630 -0,4- -0,3 105- 122 105-110 1660-1684 430-450 240-250 1,29-1,55
Чулымо-Енисейский (типичная южная) 800 -2,7- -0,8 101- 106 86-105 1535-1610 364-456 214-217 1,29-1,36
Южно-Минусинский (северная, типичная, южная) 1032 -1,6- +0,6 113- 120 97-106 1740-1917 357-467 201-270 1,06-1,45
Всего лесостепь 4893 -2,7- +0,6 3- 2 о ™ 84-118 1535-1917 349-486 182-270 1,00-1,55
Степная зона 118 -1,6- +0,3 115- 122 108-109 1847-2039 332-351 201-203 0,99-1,10
Подтайга, всего 2878
Общая площадь 7889
Примечание. В таблице приведены площади, закрепленные за сельскохозяйственным производством.
Четная зональность наблюдается и по изменению структуры почвенного покрова: при продвижении с севера на юг или вниз по склонам до наиболее пониженных частей котловин господство подзолистых и дерново-подзолистых почв постепенно сменяется преобладанием светло темно-серых и разных подтипов черноземов, вплоть до южных (последнее в Минусинской котловине). Закономерности в изменении структуры почвенного покрова, учитывая вполне правомерное выражение В.В. Докучаева "Почва - зеркало ландшафта”, были положены в основу районирования природных условий в начале Канского (Крупкин, 1976), а затем и всех других геоморфологических округов (Крупкин, 2002; Топтыгин, Крупкин, Пахтаев, 2002). При этом выделена зона подтайги по периферийным частям округов, где преобладают сочетания дерновоподзолистых и серых лесных почв. Кроме того, в пределах разных округов выделены по 1-3 лесостепные подзоны (табл. 1): северная (сочетания серых лесных почв и черноземов выщелоченных), типичная (черноземы выщелоченные и обыкновенные) и южная (господство черноземов обыкновенных) лесостепи.
В Красноярском крае распаханный земельный фонд (3069 тыс. га) распределяется по зонам следующим образом: подтайга - 30,4 %; лесостепь - 68,0 %; степь - 1,6 %. Среди пахотных массивов господствуют черноземы (61,8 %). Серые лесные почвы занимают 20,9 %, дерновые-подзолистые и дерновые -10,9 % (табл. 2).
Распределение зональных почв по зонам контрастное. Так, среди распаханных массивов черноземы в подтайге занимают 12,2 %, в лесостепи - 80,7 %, в степи - 100 %; серые лесные соответственно 42,7; 12,4 и 0,0 %; дерново-подзолистые и дерново-карбонатные - 48,7; 0,1 и 0,0 %. Распаханные интразональные почвы, преимущественно луговые и пойменные, занимают 6,36 % от площади пашни края при близком удельном весе в структуре пашни лесостепи и подтайги. В степной зоне распаханы очень небольшие участки интразональных почв.
Удельный вес пашни под различными типами почв в лесостепной зоне разных геоморфологических округов неодинаковый: количество черноземов колеблется от 68,3 % в Канской лесостепи до 95,5 % в Чулы-мо-Енисейской; серых лесных - от 2,0% в Чулымо-Енисейской до 23,4% в Канской лесостепи.
При этом удельный вес разных подтипов черноземов в разных округах также неодинаковый. Так, черноземы выщелоченные преобладают в лесостепных частях всех геоморфологических округов, особенно Назаровском, представленного только типичной лесостепью. В Чулымо-Енисейском округе преобладают черноземы обыкновенные и его основная часть представлена южной лесостепью. В Ачинско-Боготольской лесостепи, в отличие от других, много распаханных оподзоленных черноземов (13,8 %), которые вместе с преобладанием выщелоченных черноземов (56,1 % от пашни округа) и характером растительности создают облик северной лесостепи.
Неравномерное распространение различных подтипов черноземов и других почв в разных округах (табл. 2) наряду с изменением климатических показателей и растительности в пределах разных геоморфологических округов свидетельствует о правомерности выделенных в них природных зон и подзон (табл. 1).
Разные типы и подтипы почв по уровню использования под пашни существенно различаются друг от друга. Общая закономерность здесь такова: чем плодороднее почва, тем в большей степени она распахана. Среди закрепленных за сельским хозяйством земель в минимальной степени распаханы дерновоподзолистые почвы (8,2 % от общей площади), в максимальной - черноземы (82,5 %), другие почвы занимают промежуточное положение.
В связи с жесткими климатическими показателями, длительным периодом почв в мерзлом состоянии и соответственно неблагоприятным водно-температурным режимом, преобладанием карбонатных материнских пород почвы края имеют ряд провинциальных особенностей по сравнению с европейскими аналогами: укороченность гумусового профиля при относительно повышенной гумусированности самой верхней его части; затечность и языковатость этого слоя; пониженная биологическая активность и жесткий азотный режим, частое наличие оглеения в средней части профилей; меньшая оподзоленость и невысокая кислотность даже дерново-подзолистых почв с минимальным количеством алюминия.
Потенциальное плодородие разных видов почв в пределах генетического типа и даже подтипа далеко неодинаковое и изменяется в два раза и более.
Среди дерново-подзолистых почв в подтаежной зоне имеют место различные виды (от бесплодных мелкодерновых сильноподзолистых до глубокодерновых слабоподзолистых) отличающиеся относительно более высоким плодородием. Именно последние распаханы. В этих почвах достаточно большая мощность аккумулятивно-элювиального слоя (гор. А1+А1А2) с содержанием гумуса 3-6 %, слабокислая реакция почвенного раствора, относительно повышенная емкость обмена, но не оптимальные водно-физические свойства, вплоть до образования корки, и пищевой режим. По данным агрохимслужбы (Танделов, Ерышова, 2003), кислые почвы подтаежной зоны в основном бедны обменным калием.
Имеющиеся опытные данные (Кильби, 1975; Рудой, 2004; Бугаков, Чупрова, 1995; Танделов, Ерышова, 2003; Трубников, 2005; и др.) единогласно свидетельствуют о неустойчивом влиянии известкования (в основном белитовая мука и шлам) и высокой эффективности минеральных удобрений под различные культуры на дерново-подзолистых почвах. Средние прибавки зерна колеблются примерно от 7 до 11 ц/га. Преимущественное влияние оказывают азотно-фосфорные удобрения.
Для эффективного использования дерново-подзолистых почв, повышения их эффективного плодородия необходимо, в первую очередь, строгое соблюдение всего комплекса агромероприятий, рекомендуемых для зоны: вспашка в период физической спелости почв не глубже мощности гумусо-аккумулятивного горизонта и ликвидация корки легкими боронами; применение безотвальной обработки при низкой засоренности почвы; строгое соблюдение севооборотов; внесение органических удобрений для пополнения количества энергетического вещества и улучшения водно-физических и физических свойств почв; расширение посева многолетних трав; активное внедрение сидеральных паров; механические, биологические и химические методы борьбы с сорняками, в том числе в паровых полях; внедрение ранне- и среднеспелых сортов сельскохозяйственных культур, в том числе озимой ржи. Безусловно, важнейшим мероприятием повышения эффективного плодородия характеризуемых почв является внесение, наряду с органическими, минеральных удобрений в оптимальных дозах, которые оценивают, как и в других зонах, по ряду показателей, в первую очередь, по содержанию доступных для растений N^3, P2O5 и ш
27
Таблица 2
Структура почвенного покрова распаханных массивов по природным зонам и округам Красноярского края, % от общей площади зоны, округа
Почвы Тайга и подтайга Лесостепная зона по округам Степь Край, всего Распахан-ность, %
Канский Краснояр- ский Ачинский Назаров- ский Чулымо- Енисейский Минусинский Лесо- степь, всего
Площадь, тыс. га 933 735 218 83 259 426 365 2086 50 3069
% от общей площади 30,4 23,9 7,1 2,7 8,4 13,9 12,0 68,0 1,6 100
Дерново-подзолистые 29,2 0,1 6,0 8,2
Дерновые 19,5 0,4 0,3 4,9 75,0
Светло-серые 1,8 0,02 0,01 0,03 0,6 1,8
Серые 20,6 4, 1 3,9 1,6 1,3 0,2 1,5 2,4 7,4 9,0
Темно-серые 20,2 19,3 15,4 9,1 5,0 1,8 3,0 10,3 12,9 61,9
Всего серые 42,7 23,4 19,2 10,7 6,3 2,0 4,5 12,7 20,9 40,0
Черноземы: оподзоленные 5, 1 8,9 3,5 13,9 4,5 1,8 5,4 5,9 5,6 68,1
выщелоченные 6,9 41,4 38,9 56,1 64,1 26,6 58,1 44,5 10,2 33,3 30,6
обыкновенные 17,6 26,9 4,4 19,8 59,1 24,8 28,0 46,9 20,5 94,4
карбонатные 0,01 2,1 7,4 1,3 2,0 6,5 1,5 69,1
южные 0,03 35,9 0,6 47,6
солонцеватые 0,2 0,4 0, 1 0,6 0, 1 0,3 0,5 0,3 65,8
Всего черноземов 12,2 68,3 69,4 74,4 90,5 95,5 89,7 80,7 100 61,8 82,5
Интразанальные 6,4 8,3 10,9 14,9 3,2 2,2 5,8 6,5 6,4 9,8
Итого 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 42,2
ВестникКрасГАУ. 2009. №6
Соблюдение приведенного комплекса агромероприятий приводит к постепенному повышению плодородия почв подтаежной зоны, что вместе с относительно благоприятными условиями увлажения обеспечит получение здесь устойчивых урожаев.
Генетический тип - серые лесные почвы - разделяется в зависимости от количества гумуса в верхнем горизонте (А1) на три подтипа (светло-серые, серые, темно-серые), которые существенно отличаются друг от друга. В частности, светло-серые и серые лесные почвы, которые занимают 8% от пашни края, по своим свойствам приближаются к дерново-среднеподзолистым. Для них характерна небольшая мощность слабогумусированного аккумулятивно-элювиального горизонта А1, обильная присыпка SiO2 в гор. А1А2 и А2В, четко выраженная иллювинрованность в гор. В, слабо-среднекислая реакция почвенного раствора, пониженная емкость обмена и ненасыщенность основаниями, неблагоприятные физические и водно-физические свойства, слабая оструктуренность, повышенная плотность сложения, образование корки при подсыхании распаханных почв, особенно при относительно тяжелом гранулометрическом составе и т. д. При этом в подтипе серых лесных почв неблагоприятные свойства выражены в меньшей степени, чем в светло-серых.
Агрокомплекс мероприятий по возделыванию сельскохозяйственных культур на светло-серых и серых лесных почвах близок к мероприятиям, рекомендуемым для дерново-подзолистых почв.
Подтип темно-серых почв, в верхнем горизонте которых более 5-6 % гумуса (а в крае наиболее часто эти почвы содержат 6-9 % гумуса), существенно отличается в более благоприятную сторону от только что проанализированных подтипов. У темно-серых почв более мощный гумусовый профиль, слабая степень оподзоливания, близкая к нейтральной реакция почвенного раствора, более благоприятный для развития растений весь комплекс свойств, режимов и процессов. По своему плодородию, а, следовательно, и возможности использования в сельскохозяйственном производстве, эти почвы приближаются к черноземам и часто даже имеют более высокий балл бонитета, особенно по сравнению с маломощными малогумусными видами черноземов.
Генетический тип чернозем наиболее распространенные почвы характеризуемого региона и в то же время весьма разнообразны по своему плодородию. Подтиповая принадлежность черноземов влияет на содержание гумуса и тесно кориллирующие с ним свойства (валовой азот, емкость обмена и другие). В опод-золенных черноземах наблюдается в среднем большое количество гумуса по сравнению выщелаченными и особенно обыкновенными (Бугаков, 1966,1971; Крупкин, 2002; и др.).
Однако потенциальное плодородие черноземов определяется не столько их подтиповой принадлежностью, сколько видовой. Во всех подтипах имеют место разнообразные виды черноземов от слабогумуси-рованных (<4 % гумуса) до тучных (>9 % гумуса), от укороченных ( мощность гумусового слоя менее 25 см) до мощных (мощность более 80 см). Проведенная бонитировка по математическим моделям урожайности свидетельствует о сильных различиях между баллами бонитета (в 2-2,5 раза) разных видов черноземов.
Различия в содержании гумуса и мощности гумусового слоя наблюдаются и между черноземами разных подзон. Как правило, более гумусированны черноземы типичных лесостепей по сравнению с северными и особенно южными лесостепями. В этом же направлении изменяется и мощность гумусового слоя.
Гумусированность черноземов оказывает влияние не только на их агрохимические свойства, но и физические, водно-физические, особенно такие, как оструктуренность, плотность сложения, влагообеспечен-ность и другие. В целом комплекс свойств черноземов даже в маломощных видах более благоприятный для развития растений, чем в дерново-подзолистых, светло-серых и серых лесных почвах.
Черноземы наиболее плодородные почвы не только Красноярского края, но и всей России, и говорить о повышении их плодородия едва ли правомерно. Хозяйственная деятельность человека, перевод целинных черноземов в пахотные приводят к разрушению структуры, существенному уменьшению количества гумуса, ухудшению других свойств черноземов и их режимов (Крупкин, 2002). Человек должен стремиться к максимально возможному сохранению потенциального плодородия этих почв при повышении эффективного плодородия, чего можно добиться при внедрении оптимальных адаптивно-ландшафтных систем земледелия (Берзин, 2001, Бекетов, 2001; Ведров и др., 2002; Бекетов, Едемеичев, Бекетова, 2006; и др.).
Для этого необходимо проведение всех сельскохозяйственных работ в оптимальные сроки, разработка и внедрение всех звеньев систем земледелия с учетом не только зональных, но и конкретных местных условий. Необходимо на разных типах земель внедрение соответствующих севооборотов с разной насыщенностью многолетними травами, бобовыми, пропашными и другими культурами; прогрессивных способов основкой, припосевной и послепосевной обработок; систем агротехнических и химических методов борьбы с сорняками; комплексов почвозащитных от эрозии агротехнических, лесокриативных и гидротехнических мероприятий. Все это поможет сохранить в какой-то степени плодородие почв и увеличит урожайность всех сельскохозяйственных культур.
Безусловно, самым эффективным приемом повышения эффективного плодородия почв во всех зонах и роста урожайности является внесение органических и минеральных удобрений.
Органические удобрения (навоз, различные компосты) следует, в первую очередь, вносить на бедных гумусом почвах (дерново-подзолистые, серые и светло-серые лесные, малогумусные черноземы), где они существенно улучшают не только пищевой режим, но и физические и водно-физические свойства почв. Наиболее оптимальным местом для их внесения является паровое поле или зябь под пропашные культуры. В любом случае органические удобрения должны быть равномерно распределены и заделаны в почву во избежание потерь азота. Средние дозы - 40 г/га под зерновые и 60 г/га - под пропашные. Последействие этих удобрений в условиях Красноярского края в 2-3 раза.
Оптимизация минеральных удобрений является, пожалуй, наиболее сложной процедурой экономически эффективного ведения сельскохозяйственного производства на всех почвах в связи с необходимостью конкретизации доз применительно к конкретному комплексу природных условий и выращиваемой культуре.
Сложность данной проблемы заключается, прежде всего, в большом разнообразии количества питательных веществ в почвах на территории края, в первую очередь, доступных для растений минеральных форм азота и подвижных фосфатов. Запасы валового азота в почвах тесно кореллируют с гумусированно-стью во всех генетических типах почв, в отличие от их минеральных форм. Количество последних зависит не только от его валовых запасов, но и от целой серии других факторов, таких, как предшественник, сроки и способы обработки почв, предшествующие урожайность и удобренность, погодные условия предшествующего и текущего года и т.д. В связи с этим минеральные формы азота весьма динамичны. Существенная разница в их содержании наблюдается даже между предшествующим предзимьем и текущей весной (Круп-кин, 1982).
Существенные различия наблюдаются и по валовым запасам фосфора в почвах разных геоморфологических округов от 0,1 до 0,4% (Г радобоев, 1954; Коляго, 1971; Бугаков, Чупрова 1995; Крупкин, 2002; и др.).
Содержание подвижных (доступных для растений) фосфатов менее динамично, чем количество N-N03, но существенно различается как между геоморфологическими округами, так и в пределах каждого округа, административного района, хозяйства и даже поля. Проведенные нами расчеты по материалам агрохимслужбы (Танделов и др., 1997) показывают, что наибольшее среднее количество Р2О5 по методу Чирико-ва содержится в почвах Канского округа (169 мг/кг), наименьшее (85 мг/кг) - Ачинско-Боготольского. В пределах округов показатели варьируют между среднерайонным в 1,2-3,0 раза (табл. 3). Не менее сильное варьирование имеет место в пределах каждого района, хозяйства и даже поля.
Таблица 3
Средневзвешенное содержание Р2О5 и К2О по Чирикову в пахотном слое почв по геоморфологическим округам
Округ Кол-во районов Площадь, тыс. га Р2О5, мг/кг К2О
Мини- мум Мак- симум Сред- нее Мини- мум Мак- симум Сред- нее
Канский 12 1033 96 284 169 89 137 128
Южно-Минусинский 7 538 70 146 112 98 128 113
Красноярский 3 189 73 141 103 89 124 113
Чулымо-Енисейский и Назаровский 5 783 79 108 90 106 139 122
Ачинско-Боготольский 2 161 79 93 85 109 124 118
Запасы калия в почах Красноярского края высокие - от 2 до 4 % веса почвы. В связи с тяжелым гранулометрическим составом и хорошей гумусированностью в абсолютном большинстве почв региона содержится и большое количество обменного калия. Различия средних по этому показателю между округами небольшие, в 1,12 раза. В пределах каждого округа имеет место их варьирование, но выражено оно в значительно меньшей степени, чем варьирование количества подвижных фосфатов (табл. 3) и нитратного азота.
Отмеченное разнообразие почв по содержанию доступных питательных веществ в пределах каждого, даже самого низшего генетического таксона существенно усложняет возможности прогнозирования оптимальных доз удобрений на почвах с разным содержанием питательных веществ. Данная проблема решается путем составления агрохимических картограмм по содержанию питательных веществ, определенных тем
или иным методом, и определению на их основе примерных доз соответствующих удобрений. При этом разнообразное количество элемента питания прводилось по единым для России шестизначным шкалам прими-нительно к тому или иному химическому методу: от очень низкого содержания до очень высокого и соответственно от очень высокой отзывчивости растений на соответствующее удобрение до очень низкой.
Для условий Красноярского края общероссийские шкалы по фосфору оказались неприемлемыми. На основе полевых опытов здесь были разработаны местные шкалы по содержанию подвижных фосфатов в почвах, которые существенно отличались от общероссийских и различались между различными частями земледельческой зоны края (Крупкин, Антипина, 1964; Крупкин, Антипина, Рудой, Капишев, 1967; и др.).
По этим шкалам агрохимическая служба начала работать с момента ее организации, составляя агрохимические картограммы и рекомендации. Однако многолетний опыт свидетельствует о необходимости детализации разработанных придержек. В настоящее время агрохимслужба вносит определенные коррективы в анализируемые шкалы, но они, к сожалению, не всегда экспериментально обоснованы.
Вопрос об уточнении шкал их содержанию обменного (доступного) калия в почвах до последних лет в условиях Красноярского края не ставился на повестку дня в связи с высоким его содержанием в большинстве почв и соответственно пониженной эффективностью калийных удобрений. Только в последние годы местные агрохимики включились в решение проблемы диагностики эффективности калийных удобрений в Сибири, решаемой под руководством Г.П. Гамзикова.
Прогнозирование эффективности азотных удобрений долгие годы проводилось на основе полевых опытов, которые учитывают потребность культур, предшественники, способы и сроки обработки почв, предшествующую урожайность и другие агротехнические факторы (Гамзиков, 1981; и др.). Этот метод широко используется и в настоящее время, когда не определено количество N-N03 в почвах того или иного поля.
Более объективным является способ прогнозирования эффективности азотных удобрений по содержанию нитратного азота в почве, впервые предложенный и разработанный А.Е. Кочергиным (1956) и др., и широко апробированный в условиях Западной Сибири (Кочергин, Гамзиков, 1970; Гамзиков, 1981; и др.).
Подобные исследования проведены в Красноярском крае в 70-х гг. XX века, которые позволили разработать местные шкалы обеспеченности пшеницы азотом в зависимости от количества N-N03 поздней осенью и ранней весной раздельно для слоев 0-20 и 0-40 см (Крупкин, 1982).
Полученные шкалы для осеннего срока отбора образцов близки западносибирским, что позволило разработать для условий Сибири единые шкалы для прогнозирования эффективности азотных удобрений (табл. 4) (Кочергин, Гамзиков, Крупкин, Чуканов, 1983). Эти материалы активно используются при определении необходимости внесения азота.
Таблица4
Шкала обеспеченности почв нитратным азотом и потребности в азотных удобрениях
Обеспеченность растений азотом Содержание N-N03, мг/кг Потребность в удобрениях Возможные прибавки, ц/га
Западная Сибирь Красноярский край
Очень низкая <5 Очень высокая >4,0 >0,6
Низкая 5-10 Сильная 2,3-4,0 4,3-6,0
Средняя 10-15 Средняя 0,3-2,3 1.4—4,3
Высокая >15 Отсутствует <0,3 <1,4
Разработанные шкалы как по содержанию фосфора, так и нитратного азота, были неплохой основой для разработки агрохимических рекомендаций сельскохозяйственному производству, но они были дискретны, отвечали только на вопросы "больше-меньше”, "слабая-сильная отзывчивость”, но не отвечали на вопрос "сколько?”. По ним можно определить только примерные дозы удобрений. Для ликвидации этого недостатка был разработан и защищен патент "Способ создания оптимального уровня азота в почве для питания растений” (Крупкин, Южаков, Лобанова, 1986).
Основой для данной разработки послужили разультаты пятилетних полевых опытов отдела агропочвоведения КНИИСХ, которые сопровождались разнообразными сопутствующими исследованиям, что позволило А.И. Южакову составить и решить задачу оптимизации уровня нитратного азота в том или ином слое почвы (0-20 или 0-40 см), которая обеспечивает максимальную прибыль. При этом часть азота является природным образованием данной почвы, другая часть вносится с удобрениями.
Задача решена с помощью функций продуктивности яровой пшеницы в зависимости от ресурсов азота в почве и удобрений, увлажнения и ряда экономических показателей. В результате сложных расчетов разработанного оригинального алгоритма получена очень простая формула для определения конкретных доз азота удобрений:
^ = Nоnт -
где ^ - искомая доза удобрений;
N11 - содержание N-N03 в принятом слое почвы (0-20 или 0-40 см), мг/кг;
Nопт - оптимальное количество азота для получения урожая пшеницы на уровне 25 ц/га (№пт для подтаежной зоны равен 150 кг/га, для лесостепи - 140, степи - 120 кг/га);
К - коэффициент эквивалентности азота почвы азоту удобрений, величина которого зависит от срока отбора образцов (осенью или после 15 мая) и мощности анализируемого слоя. Для слоя 0-20 см осеннего срока отбора образцов К=9,1, при отборе 15-20 мая - 4,503, для слоя 0-40 - соответственно 8,55 и 4,40.
Преимущества предлагаемого способа заключаются в конкретизации необходимой дозы азота и в простоте ее определения. Результаты расчетов доз удобрений по предлагаемому способу вполне надежны, о чем свидетельствует равенство этих результатов с расчетами по ранее приведенным шкалам. Использование данного способа доступно каждому агроному.
Хорошо известно, что любому растению при разном уровне урожайности необходимо разное количество питательных веществ, а, следовательно, и разные дозы удобрений. Разработкой способов определения оптимальных доз удобрений на разный уровень планируемого урожая занимались многие исследователи (Крупкин, 2006). Эти методы с большей или меньшей точностью решают поставленную задачу. В то же время они не лишены тех или иных недостатков.
Коллектив агрохимиков Красноярского края сделал попытку разработать свой вариант способа определения оптимальных доз удобрений (Крупкин, Кильби, Южаков и др., 1987; Крупкин, 2006), который в какой-то степени нивелируют, по нашему мнению, недостатки методов других авторов. В основу данной методики положены упомянутый выше способ определения оптимального уровня азота в почве, местные шкалы по содержанию питательных веществ в почвах, нормативы затрат питательных веществ для получения единицы продукции различными культурами.
На основе этого способа рассчитаны конкретные дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений под все сельскохозяйственные культуры при разном уровне урожая (от 20 до 40 ц/га для зерновых, зернобобовых и трав; 150-350 ц/га для картофеля, кукурузы и подсолнечника, редиса и огурцов и т.д.), на почвах с разными классами по содержанию питательных веществ (Крупкин, 2006). Пользоваться таблицей с дозами №,Р-,К-удобрений очень просто: доза для планируемого урожая той или иной культуры находится на пересечении линии вида удобрения с линией класса по содержанию того или иного элемента питания.
Следует заметить, что должный эффект от удобрений можно получить только на незасоренных полях при отсутствии вредителей и болезней, что можно осуществить, применяя соответствующие комплексы агротехнических и химических мероприятий, изложенных в специальных рекомендациях. Блок этих мероприятий - важное звено любой системы земледелия, обеспечивающей повышение плодородия.
Заключение. В связи со сложным геоморфологическим строением земледельческой части Красноярского края, за основу природного районирования, в отличие от Европейской части России и Западной Сибири, приняты геоморфологические округа. Выделено 16 округов, шесть из которых расположены в межгорных впадинах и котловинах. В пределах последних выделено по структуре почвенного покрова подтаежная зона, по периферии округов лесостепная зона, которая включает в разных округах от одной до трех подзон (северная, типичная, степная и южные лесостепи). Все зоны и подзоны существенно различаются друг от друга по структуре почвенного покрова.
Зональными почвами на характеризуемой территории являются дерново-подзолистые, серые, лесные и черноземы, которые имеют ряд провинциальных особенностей и делятся на подтипы, роды и виды. В разных округах, зонах и подзонах лесостепи удельный вес типов и подтипов почв неодинаковый как по структуре общего сельскохозяйственного земельного фонда, так и пашни. Среди последних наибольшие площади находятся в лесостепи - 70, 2%. Существенно меньше в подтайге (28,1%) и особенно в степи (1,7%). Во всех округах, исключая подтайгу, господствуют разные типы черноземов, которые занимают 61,8% от пашни края.
Любая система земледелия должна быть направлена на стабилизацию высокого естественного плодородия черноземов при повышении их эффективного плодородия; на дерново-подзолистых и серых лесных почвах комплекс агротехнических мероприятий должен обеспечить и повышение естественного плодородия.
Для решения этих наиболее важных проблем необходима разработка и внедрение экономически оптимальных комплексов агротехнических и мелиоративных мероприятий применительно к конкретным при-
родным условиям каждого поля в любой зоне и подзоне, то есть внедрение адаптивно-ландшафтных систем земледелия на основе типизации земель. Эти системы включают оптимальные севообороты; способы основной, предпосевной и послепосевной обработки почв; систему агротехнических и химических мероприятий по борьбе с сорняками, вредителями и болезнями; комплекс потивоэррозионных мероприятий; оптимальные системы удобрения, в том числе и на разный уровень планируемого урожая различных сельскохозяйственных культур. По всем блокам систем земледелия имеются соответствующие общие рекомендации. Их только необходимо адаптировать применительно к местным условиям.
Следует иметь в виду, что ни один блок систем земледелия не может быть заменен другим. Только качественное выполнение всех агротехнических работ обеспечивает повышение плодородия почв.
Литература
1. Севообороты - основа систем земледелия / А.Д. Бекетов, А.М. Берзин, В.М. Таскина [и др.]. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2001. - 96 с.
2. Бекетов, А.Д. История и методология адаптивно-ландшафтных альтернативных систем земледелия: учеб. пособие / А.Д. Бекетов, Ю.Ф. Едимеичев, О.А. Бекетова. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2006. -236 с.
3. Берзин, А.М. Зональные особенности обработки почв в Приенисейской Сибири: учеб. пособие / А.М. Берзин. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2003. - 192 с.
4. Бугаков, П.С. Материалы по химической характеристике почв Красноярского края / П.С. Бугаков // Тр. Красноярского СХИ. - 1968. - С. 48-57.
5. Бугаков, П.С. Красноярская и Ачинско-Боготольская лесостепи. Почвы и их агрохимическая характеристика / П.С. Бугаков // Агрохимическая характеристика почв СССР. Средняя Сибирь. - М.: Наука, 1971. - С.29-66.
6. Бугаков, П.С. Агрохимическая характеристика почв земледельческой зоны Красноярского края / П.С. Бугаков, В.В. Чупрова. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 1995. - 176 с.
7. Гамзиков, Г.П. Азот в земледелии Западной Сибири / Г.П. Гамзиков. - М.: Наука, 1981. - 233 с.
8. Кильби, И.Я. Влияние минеральных удобрений на урожай ячменя на серых лесных почвах Канской лесостепи / И.Я. Кильби // Почвы, удобрения, урожай. - Красноярск: НИИСХ, 1976. - С 130-149.
9. Коляго, С.А. Лесостепь и степь Минусинской впадины. Почвы и их агрохимическая характеристика / С.А. Коляго// Агрохимическая характеристика почв СССР. Средняя Сибирь. - М.: Наука, 1971. - С.150-195.
10. Кочергин, А.Е. Условия азотного питания зерновых культур на черноземах Сибири / А.Е. Кочергин // Агробиология. - 1956. - №2. - С. 18-25.
11. Кочергин, А.Е. Эффективность азотных удобрений в черноземной зоне Западной Сибири / А.Е. Кочергин, Г.П. Гамзиков // Агрохимия. - 1970. - №6. - С. 3-20.
12. Рекомендации по диагностике питания полевых культур и применение азотных удобрений в Сибири / А.Е. Кочергин, Г.П. Гамзиков, П.И. Крупкин [и др.]. - Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1983. - 35 с.
13. Крупкин, П.И. Природное районирование Канской лесостепи / П.И. Крупкин // Почвы, удобрения, урожай. - Красноярск: КНИИСХ, 1976. - С. 33-60.
14. Крупкин, П.И. Эффективность азотных удобрений в связи с содержанием азота и другими агрохимическими показателями почв Средней Сибири / П.И. Крупкин // Агрохимия. - 1982. - №11. - С. 17-23.
15. Крупкин, П.И. Черноземы Красноярского края: моногр. / П.И. Крупкин. - Красноярск: Изд-во КГУ, 2002. - 332 с.
16. Крупкин, П.И. Пути прогнозирования эффективности минеральных удобрений: учеб. пособие / П.И. Крупкин. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2006. - 96 с.
17. Крупкин, П.И. Каждому хозяйству научно обоснованную систему удобрения / П.И. Крупкин, Л.П. Антипина // Химию на службу сельскохозяйственному производству. - Красноярск, 1964. - С. 3-17.
18. Рабочая инструкция для зональных агрохимлабораторий Восточной Сибири / П.И. Крупкин, Л.П. Антипина [и др.]. - М.: МСХ СССР, 1967. - 95 с.
19. Крупкин, П.И. Создание оптимального уровня азота в почве для питания растений в Сибири / П.И. Крупкин, А.И. Южаков, Т.А. Лобанова // Агрохимия. - 1986. - №5. - С. 9-12.
20. Рекомендации по определению доз минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры на планируемый урожай / П.И. Крупкин, И.Я. Кильби [и др.]. - Красноярск: КНИСХ, 1987. - 24 с.
21. Нормативы для определения потребности сельского хозяйства в минеральных удобрениях. - М.: МСХ СКР, 1985. - 32 с.
22. Рудой, Н.Г. Агрохимия почв Средней Сибири / Н.Г. Рудой. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2004. -166 с.
23. Танделов, Ю.П. Особенности кислых почв Красноярского края и эффективность их использования / Ю.П. Танделов, О.В. Ерышова. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2003. - 146 с.
24. Состояние пахотных почв Приенисейской Сибири и эффективность удобрений / Ю.П. Танделов, Е.И. Волошин, О.В. Ерышова [и др.]. - Красноярск: ГЦАС "Красноярский”, 1997. - 70 с.
25. Топтыгин, В.В. Природные условия и природное районирование земледельческой части Красноярского края: учеб. пособие / В.В. Топтыгин, П.И. Крупкин, Г.П. Пахтаев. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2002. - 144 с.
26. Трубников, Ю.Н. Влияние удобрений и продуктивность многолетних трав на черноземных почвах Приенисейской Сибири / Ю.Н. Трубников // Кормопроизводство. - 2006. - №2. - С. 12-14.
