Проблема фосфора в почвах Подмосковья и пути ее решения Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АГРОХИМИИ

ПРОБЛЕМА ФОСФОРА В ПОЧВАХ ПОДМОСКОВЬЯ И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ

А.А. Ермаков, к.б.н., ЦАС «Московский», В.Г. Муленков, к.с.-х.н., ЗАО «Фирма Моссельхозхимия»

Показана динамика содержания подвижного фосфора в почвах хозяйств Московской области. Приведен химический состав фосфоритной муки в зависимости от месторождений. Дан расход фосфоритной муки на повышение содержания в почве подвижного фосфора.

Ключевые слова: подвижный фосфор, дерново-подзолистая почва, агрохимическое обследование почв.

Содержание подвижных форм фосфора - один из основных показателей плодородия земель сельскохозяйственного назначения.

По определению А.Е. Ферсмана (1958), фосфор - «элемент жизни и мысли - он будет нужен человечеству всегда, и это необходимо иметь в виду, как сегодня, так и в будущем».

Фосфор - обязательная составная часть живой клетки. Он единственный элемент, отвечающий за энергетический баланс в биосфере и почвенной среде. Резервный фонд фосфора полностью сосредоточен в земной коре. Поэтому природные запасы фосфора в почве определяются содержанием его в материнских почвообразующих породах. Дерново-подзолистые почвы бедны фосфором, запасы его в пахотном слое в большинстве случаев не превышают 2-3 т/га (Гинзбург, 1977).

В природе не существует естественных источников пополнения запасов фосфора в почве. Не решает проблему фосфора и применение органических удобрений, даже в больших дозах, если они не завозятся со стороны.

Д.Н. Прянишников отмечал, что как бы правильно не применялся навоз, он не может вернуть почве того, что сам не содержит, то есть крупной доли фосфора, отчужденного из хозяйства в проданном зерне, костях животных, в молоке и т.д. Таким образом, почва постепенно, но неуклонно теряет свой фосфор (или, по крайней мере, его усвояемую часть), и за определенным пределом фосфор попадает в положение того минимального фактора, которого наиболее не достает для получения хорошего урожая.

Следовательно, поддержание фосфатного питания растений на должном уровне связано с требованиями не только полеводства, но и животноводства. При недостатке фосфора невозможно получить качественные корма. Например, каждый литр молока содержит в среднем 0,9 г Р2О5. От 100 коров, дающих по 5 тыс. кг молока, отчуждается с товарной продукцией столько фосфора, сколько его находится в 7 т 20%-ного суперфосфата.

Данные многочисленных исследований доказывают, что оптимумы обеспеченности почв фосфором находятся в пределах значений содержания подвижного фосфора (Р2О5): для песчаных почв - 150-200 мг/кг, для супесчаных - 200-250, для глинистых и суглинистых почв - 250-300 мг/кг почвы.

По результатам исследований Государственной агрохимической службы, этим требованиям не соответствует значительная часть земель Московской области, и в последние годы деградация их возрастает.

На 01.01.1998 г., когда в Московской области были достигнуты наилучшие показатели плодородия почв, средневзвешенный показатель Р2О5 составлял 211 мг/кг почвы при исходном уровне естественного плодородия, установленного при первом цикле агрохимического обследования (на 01.01 1971 г.) - 64 мг/кг почвы.

Это свидетельствует о проведении огромной работы по повышению плодородия почв Подмосковья, а главным фактором был уровень использования фосфорных удобрений. На 1 га посевных площадей за 1971-1988 гг. было внесено с удобрениями по 1135 кг Р2О5, за 1986-1990 гг. еще по 375 кг Р2О5. Таким образом, каждые 102 кг Р2О5, внесенные в те

годы, обеспечили в среднем повышение содержания подвижных форм фосфора в пахотном слое на 10 мг Р2О5 на 1 кг почвы. Эти данные близки к нормативному расходу Р2О5 на повышение содержания в почве подвижного фосфора на 10 мг/кг почвы, изложенных в исследованиях В.Г. Уточкина (1989), И.Н. Чумаченко (2003) и др. Существенная роль при этом отводилась фосфоритованию почв. В период с 1974 по 1991 г. было профосфоритовано в Московской области более 700 тыс. га низкоплодородных земель и внесено на эту площадь около 1 млн т фосфоритной муки. В среднем за 1 год эти работы проводили на площади 40-50 тыс. га с внесением более 60 тыс. т фосфоритной муки в физической массе.

Однако с 1992 г. объемы фосфоритования начали резко снижаться и были доведены с 42 тыс. га в 1991 г. до 1,5 тыс. га в 1996-1997 гг., а затем эту работу совсем прекратили.

В эти же годы уровень применения фосфорных удобрений снизился с 56 до 4 кг Р2О5 на 1 га посевной площади, а органических удобрений - с 8,9 до 3 т/га. В земледелии Московской области сложился резко отрицательный баланс фосфора, в результате начался закономерный процесс снижения его запасов в почве, особенно заметно в последние годы, что подтверждают результаты агрохимического обследования, проведенного ЦАС «Московский» в 2011-2012 гг.

В настоящее время в целом по области средневзвешенный показатель Р2О5 составляет 160 мг/кг почвы и более 30% пахотных земель, или около 300 тыс. га обследованной пашни, имеют содержание Р2О5 менее 100-150 мг/кг почвы, а в отдельных хозяйствах их доля достигает 46-73%. Это подтверждают данные, представленные в таблице 1.

Для анализа изменения содержания подвижных форм фосфора изучены материалы пяти наиболее типичных хозяйств Московской области, расположенных в различных районах и имеющих преимущественно среднесуглинистые почвы.

Из таблицы видно, что между двумя последними циклами обследования во всех хозяйствах наблюдается снижение содержания подвижных форм фосфора в почве. Удельный вес почвы с недостаточным содержанием фосфора (до 150 мг/кг Р2О5) увеличился в среднем с 37,1 до 58,9%. Одновременно с этим уменьшился средневзвешенный показатель Р2О5 с 215 до 166 мг/кг почвы. Проведенные расчеты показали, что при отсутствии известкования, фосфоритования и при уровне применения фосфорных удобрений до 10 кг д.в/га, ежегодное снижение средневзвешенного показателя Р2О5 составило 3,91 мг/кг почвы.

Достичь оптимальный фосфатный режим за счет водорастворимых фосфорных удобрений при сегодняшнем уровне их применения и ценах нереально.

Один из наиболее эффективных способов решения проблемы пополнения запасов подвижного фосфора в почве -применение фосфоритной муки.

В связи с тем, что в последние годы фосфоритование почв в большинстве регионов РФ практически не проводили, было свернуто и производство фосфоритной муки. Возврат к ее применению стал возможен с началом промышленного производства фосфоритной муки на территории СНГ в Республике Казахстан, входящей в единое таможенное пространство с РФ, на базе Чилисайских желваковых фосфоритов (разведанный запас - около 700 млн т).

Фосфоритная мука производится путем размола предварительно обогащенных природных желваковых фосфоритов -минералов осадочного происхождения, главная составляющая часть которых Са3(РО4)2Са(ОН)2. Это порошок серого, серо-коричневого или бурого цвета различных оттенков, без запаха, без доступа атмосферных осадков, не слеживается даже

при длительном хранении и не теряет физико-химических компонентами почвенные воды и водоемы, не нарушает эко-свойств, не гигроскопОичен, хорошо рассеивается, не токси- логию местности, не вымывается из почвы, крупность - не чен, пожаро- и взрывобезопасен, не загрязняет токсичными более 10% остатка на сите 0,18 мм, влажность не более 1,5%. 1. Динамика содержания подвижного фосфора между двумя последними циклами агрохимического обследования почв

Наименование хозяйства Почва Предыдущий цикл обследования Последний цикл обследования Увеличение кол-ва почв с недостаточным содержанием Р2О5 (до 150 мг/кг),% Изменение средневзвешенного показателя Р2О5, мг/кг

Год обследования Кол-во почв с недостаточным содержанием Р2О5 (до 150 мг/кг),% Средне-взвешенный показатель Р2О5, мг/кг Год обследования Кол-во почв с недостаточным содержанием Р2О5 (до 150 мг/кг),% Средне-взвешенный показатель Р2О5, мг/кг между циклами обследования в среднем за год

ОПХ им. Мерецкова Серая леная 2000 20,8 244 2011 46,1 192 25,3 52 4,7

АОЗТ «Дубненское» Дерново-подзолистая 1998 50,2 195 2012 55,3 173 5,1 22 1,57

АОЗТ «Новый быт» То же 1998 31,1 219 2012 53,3 178 22,5 41 2,93

ООО «Стреми-ловское» >> 1998 28,7 244 2012 51,1 193 22,4 31 2,21

ЗАО «Цветковский» >> 2005 55,6 190 2012 73,4 133 17,8 57 8,14

В среднем 37,1 215 - 58,9 166 21,8 49 3,91

Химический состав фосфоритной муки в зависимости от место-

рождений приведен ниже.

Химический состав Чилисайское Егорьевское

месторождение месторождение

%

Р2О5 18-19 20-22

СаО 33,0 32-36

MgO 0,6 1,1-1,4

Ре203 2,1 4,6-4,7

Б 2,3 2,0-3,0

СО2 3,9 4,1-7,0

ЗЮ2 35,0 17-20

Растворимость в 2%- 55-60 25,4

ной лимоннои кислоте

Как видно из представленных данных, особенность Чили-сайских фосфоритов состоит в том, что до 60% фосфатной составляющей находится в лимонно-растворимой форме, которая легко усваивается растениями. Это дает основание рекомендовать их к использованию не только в качестве мелиоранта для фосфоритования кислых почв, но и для применения в качестве основного фосфорного удобрения, наряду с такими, как суперфосфат, аммофос и др.

Таким образом, фосфоритная мука Чилисайского месторождения, в отличие от других месторождений фосфоритов, является хорошей альтернативой водорастворимым фосфорным удобрениям. Кроме того, на Егорьевском месторождении производство фосфоритной муки в промышленных объемах до настоящее времени не восстановлено.

Фосфоритная мука Чилисайского месторождения производится по действующему в РФ ГОСТу 5716-74 и занесена в «Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ».

Основные агрономические и агрохимические преимущества фосфоритной муки:

она в 2-3 раза эффективнее повышает содержание Р2О5 в почве, чем водорастворимые формы фосфорных удобрений. Проведенные опыты (Доспехов, 1975) показывают, что при внесении двойного суперфосфата большая часть фосфора (63%) переходит во фракцию алюмо- и железофосфатов, малодоступных для растений. Применение фосфоритной муки сопровождается увеличением доли фосфора, включившегося в состав фракции кальций-фосфатов и остаточных фосфатов;

применение фосфоритной муки в высоких дозах (1-3 т/га) позволяет в достаточно короткий срок повысить в почве содержание подвижного фосфора в пахотном слое на 40-50

мг/кг и довести его до оптимального уровня, т.е. фосфоритная мука служит надежным средством формирования целенаправленных фосфатных фонов почв;

фосфоритная мука одновременно является химическим мелиорантом, улучшающим структуру почв и понижающим их кислотность, так как с 1 т фосфоритной муки в почву вносится до 500 кг известковых материалов в пересчете на СаСО3;

фосфоритная мука в отличие от суперфосфата и аммофоса не взаимодействует с оксидами железа и алюминия, которые содержатся в почве и фиксируют часть подвижного фосфора, переводя его в неусвояемую растениями форму;

фосфоритная мука занимает первое место среди фосфорных удобрений по длительности положительного влияния на урожай. Длительность действия фосфоритной муки составляет 5 лет и более, в то время как традиционные водорастворимые фосфаты необходимо, как правило, вносить ежегодно;

фосфоритная мука является комплексным минеральным удобрением, содержащим кроме основного элемента питания фосфора (Р2О5 не менее 19%) кальций, серу, магний, кремний, натрий, калий, а также широкий спектр микроэлементов: железо, цинк, марганец, кобальт, в количествах, достаточных для полного обеспечения ими возделываемых культур. Это особенно важно, когда микроудобрения в чистом виде практически перестали применять;

перечисленные свойства фосфоритной муки способствуют повышению урожайности культур, устойчивости растений к различным заболеваниям, полеганию и засухе, ускорению созревания растений, благоприятно влияют на улучшение пищевых достоинств качественной продукции, повышают содержание сырого протеина и фосфора в зерне и сене, сахара в корнеплодах сахарной свеклы и крахмала в клубнях картофеля, качество льна, обеспечивают повышенное содержание белка в зерне, повышают зимостойкость озимых культур и клевера. Особенно эффективна фосфоритная мука для культур, корневая система которых имеет кислотные выделения: люпин, гречиха, горчица, горох и т.д.;

фосфоритная мука является относительно дешевым, быстро производимым и экологически безопасным удобрением. 1 кг Р2О5 в фосфоритной муке вдвое дешевле 1 кг Р2О5 в аммофосе. Проведенные расчеты показывают, что расходы на приобретение, хранение, транспортировку и внесение в почву фосфоритной муки составляют около 63% затрат на применение двойного суперфосфата, и это определяет ее рентабельность в современных условиях (Чумаченко, 2003 г.);

в зону наиболее эффективного прямого действия фосфоритной муки входят дерново-подзолистые и серые лесные почвы, а также выщелоченные и оподзоленные черноземы.

Исходя из изложенных показателей качества и свойств, можно рекомендовать следующие схемы применения фосфоритной муки Чилисайского месторождения.

1. Фосфоритование почв. Используют как прием коренного, мелиоративного улучшения низкоплодородных земель, при котором фосфоритную муку, как основное удобрение вносят при летне-осенней обработке почвы в дозе 1-3 т/га в физической массе один раз в 5-6 лет.

При этом следует иметь в виду, что фосфоритование не разовое мероприятие. С учетом постоянно происходящих потерь фосфора из почвы и повышения требований к её плодородию при интенсификации земледелия, фосфоритование и в дальнейшем должно носить периодический характер с циклом 1 раз в 5-6 лет с уточнением доз внесения фосфоритной муки по результатам последнего агрохимического обследования почв.

Основными условиями эффективного действия фосфоритной муки при фосфоритовании почв являются повышенная кислотность почв (рН до 5,5), ненасыщенность основаниями и невысокая степень обеспеченности почв подвижными соединениями фосфора (до 10-15 мг/100 г). В этих условиях фосфоритная мука не уступает по эффективности суперфосфату, а по длительности действия при больших дозах внесения превосходит его. При внесении фосфоритной муки в почву с кислой средой повышается доля легкоусвояемых фосфатов с 45 до 80%, увеличивается содержание в почве подвижного фосфора, кальция, серы, с одновременным снижением кислотности почвы и увеличением коэффициента использования азотных удобрений.

При планировании работ по фосфоритованию почв учитывают, что в первую очередь их следует выполнять на почвах с рН до 5,5 и содержанием Р2О5 до 100 мг/кг. Установлено, что положительное действие фосфоритной муки проявляется и на почвах с рН до 6,0 и содержанием Р2О5 до 150 мг/кг. Поэтому во вторую очередь фосфоритование следует проводить на таких почвах.

Фосфоритную муку нецелесообразно применять совместно с известью и на только что произвесткованных полными дозами извести почвах. При известковании ее следует вносить заблаговременно, чтобы она успела прореагировать с почвой или в разные слои пахотного горизонта: фосфоритную муку -под вспашку, известь - под культивацию или наоборот.

Технология перевозки и внесения фосфоритной муки при фосфоритовании почв аналогична таковой для пылевидных известковых материалов.

Исходя из изложенного, и с учетом степени использования пашни в Московской области, ежегодная потребность в фосфоритной муке в ближайшие годы только для фосфоритова-ния составляет не менее 30-37 тыс. т физической массы. Ежегодный объем фосфоритования должен быть не менее 20-25 тыс. га.

Все особенности проведения работ по фосфоритованию почв отражают в проектно-сметной документации, разрабатываемой ЦАС «Московский» по заявкам сельхозтоваропроизводителей на очередной год по предельным расчетным ценам на химические мелиоранты, их доставку и внесение, утверждаемым ежегодно в установленном порядке.

Для определения доз фосфоритной муки при подготовке проектно-сметной документации можно использовать два метода.

Первый метод. Дозы фосфоритной муки устанавливают в зависимости от содержания Р2О5 в почве (Чумаченко, 2003):

Доза Р2О5 кг/га Содержание подвижного фосфора в почве, мг/кг

480 До 50

360 51-100

240 101-150

120 151-250

0 Более 250

Второй метод. Дозы фосфоритной муки устанавливают расчетным способом по нормативам расхода Р2О5 для повышения содержания подвижного фосфора в почве на 10 мг/кг по формуле (Уточкин, 1989; Войтович, Сушеница, Капранов и др., 2004):

Д = (В - А)хС/10,

где Д - доза фосфоритной муки (Р2О5), кг д. в/га; В - планируемый уровень содержания Р2О5 в почве, мг/кг; А - фактическое содержание Р2О5 в почве, мг/кг; С - расход Р2О5 для повышения его содержания на 10 мг/кг почвы (из табл. 2).

2. Расход фосфоритной муки (Р2О5, кг/га) на повышение содержания в почве подвижного фосфора на 10 мг/кг почвы _по группам обеспеченности_

Почва Гранулометрический состав почвы Р2О5, кг/га

I II III

Дерново-подзолистая Песчаные, супесчаные 60 55 50

Легкие суглинки 70 65 60

Средние суглинки 90 80 70

Тяжёлые суглинки 120 100 90

Дерново-глеевая Средние суглинки 160 140 120

Серая лесная Легкие суглинки 80 70 60

Средние суглинки 110 100 90

Тяжёлые суглинки 140 120 100

Чернозем выщелоченный Легкие суглинки 90 80 70

Средние суглинки 100 90 80

Тяжелые суглинки 120 100 90

Примечание. Группы обеспеченности: I -очень низкая (содержание Р2О5 0-25 мг/кг), II - низкая (содержание Р2О5 25-50 мг/кг), III - средняя (содержание Р2О5 50-100 мг/кг).

2. Ежегодное применение фосфоритной муки в качестве основного удобрения. Учитывая, что фосфоритование почв высокими дозами (1-3 т/га) - сравнительно дорогой прием, и без участия бюджетных средств не многие сельхозтоваропроизводители в состоянии изыскать собственные средства на эти цели, фосфоритная мука Чилисайского месторождения может успешно использоваться в качестве минерального удобрения (независимо от содержания Р2О5 в почве) как основное удобрение. Возможно применение фосфоритной муки ежегодно в рекомендуемой дозе (по д.в.), а в качестве предпосевного - водорастворимые фосфорные удобрения (аммофос, суперфосфат и т.д.) в дозе 10-15 кг д.в./га, вносимые в рядки или в лунки при посеве. Это особенно актуально в настоящее время, когда известкование проводится крайне недостаточно, и преобладающий фон составляют почвы с повышенной кислотностью (рН до 5,5).

Учитывая, что фосфоритная мука содержит не менее 33% СаО, вносимой в качестве основного удобрения, её практически достаточно для полной нейтрализации применяемых физиологически кислых азотных удобрений, и в первую очередь аммиачной селитры. К тому же фосфоритная мука, при внесении с физиологически кислыми азотными удобрениями увеличивает коэффициент их использования на 15-20%, в результате возможно снижение дозы их внесения на 25-30%.

Важно также помнить, что при внесении фосфорных удобрений на кислых почвах образуются преимущественно фосфаты алюминия и железа. Доступность фосфатов снижается при подкислении почв. При рН ниже 5,3 разрушаются многие вторичные глинистые минералы и высвобождаются ионы трехвалентного железа и алюминия, которые реагируют с фосфат-ионами, образуя труднодоступные растениям соединения. Следовательно, для обеспечения благоприятных условий фосфатного питания на кислых почвах необходимо, наряду с внесением фосфорных удобрений, поддерживать оптимальную кислотность.

3. Приготовление на основе фосфоритной муки навозных, торфонавозных и торфяных компостов, органомине-ральных удобрений (ОМУ). Это увеличивает эффективность их применения.

При приготовлении компостов фосфоритную муку берут в дозе 2-4 % по массе от органических удобрений.

Фосфоритную муку можно смешивать с другими удобрениями, например с сульфатом аммония, аммиачной селитрой, хлористым калием. Нельзя смешивать её только с известковыми удобрениями, так как растворимость фосфоритной муки в этом случае уменьшается.

Выводы. 1. Фосфоритная мука - эффективный и незаменимый источник повышения плодородия почв Подмосковья, и возврат к фосфоритованию неизбежен. Ежегодный объем работ по фосфоритованию почв в Московской области должен составлять не менее 20-25 тыс.га, что позволит стабилизировать достигнутый уровень содержания Р2О5 в почве и обеспечит дальнейшее его повышение.

2. Фосфоритная мука Чилисайского месторождения представляет собой комплексное удобрение. Она является хорошим мелиорантом для фосфоритования почв, а также альтернативой водорастворимым фосфорным удобрениям для применения в качестве основного удобрения при выращивании сельскохозяйственных культур.

3. При планировании целенаправленного повышения содержания подвижных форм фосфора в почве следует использовать норматив, рассчитанный по фактическим данным Московской области. Для повышения содержания Р2О5 на 10 мг/кг почвы необходимо вносить 102 кг Р2О5 в форме фосфоритной муки. Этот норматив может служить дополнением к данным, представленным в таблице 2.

4. При прогнозировании уровня содержания Р2О5 в почве по хозяйствам, где агрохимическое обследование проведено 4-5 и более лет назад, нужно учитывать фактический норматив ежегодного снижения средневзвешенного показателя Р2О5 в размере 3,8-4,0 мг/кг почвы в зависимости от гранулометрического состава. Этот норматив целесообразно использовать и при подготовке ПСД на фосфоритование почв для корректировки исходного уровня содержания Р2О5 в почве в зависимости от срока последнего агрохимического обследования.

Вышеназванный норматив пригоден для хозяйств, уровень применения фосфорных удобрений в которых, включая фосфоритную муку, не превышает 10-20 кг Р2О5 на 1 га. В остальных случаях при прогнозировании необходимо учитывать количество внесенных фосфорных удобрений.

Литература

1. Ферсман А.Е. Избранные труды. - Т. IV. - М.: Изд-во АН СССР, 1958.

2. Прянишников Д.Н. - М., 1963.

3. Петербургский А.В. Агрохимия. - М.: Колос, 1975.

4. Уточкин В.Г. Рекомендации «Фосфоритование почв Нечерноземной зоны».- М.: Агропромиздат, 1989.

5. Чумаченко И.Н. Фосфор в жизни растений и плодородие почв. - М., 2003.

6. Войтович Н.В., Сушеница Б.А., Капранов В.Н. и др. Применение промышленной фосфоритной муки и местных сыромолотых фосфоритов// Рекомендации РАСХН, НИИСХ ЦРНЗ, Немчиновка. - 2004.

7. Почвы Московской области и их использование. Т.1, 2. РАСХН, Почвенный институт им. В.В. Докучаева, НИИСХ ЦРНЗ// Под ред. Шишова Л.Л., Войтовича Н.В.; М., - 2002.

8. Почвы Московской области и повышение их плодородия/ Под ред. Кораблевой Л.И. -М.: Московский рабочий, 1974.

PHOSPHORUS PROBLEM IN SOILS OF THE MOSCOW REGION AND APPROACHES TO ITS SOLUTION

A.A. Ermakov1, V.G. Mulenkov2 Moskovskii State Station of Agricultural Service, uL Pryanishnikova 31a, Moscow, 127550 Russia, 2Firma Mossel'khozkhimiya, uL Sadovaya-Triumfal'naya 10/13, Moscow, 10158 Russia,E-mail: agrohim_50@mail/ru

The dynamics of available phosphorus in soils of Moscow oblast has been studied. The chemical composition of phosphorite meal depending on its origin is presented. The consumption ofphosphorite meal for increasing the content of available phosphorus in the soil is estimated.

Keywords: available phosphorus, soddy-podzolic soil, agrochemical survey of soils.