CC BY
42
АГРОХИМИЧЕСКАЯ СЛУЖБА ---
РЕАКЦИЯ СРЕДЫ ПОЧВЕННОГО РАСТВОРА ЗЕМЕЛЬ АГРОЛАНДШАФТОВ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ А.И. Подколзин, О.А. Подколзин, С.Н. Шкабарда
ФГУЦентр агрохимической службы «Ставропольский»
Реакция почв - очень важный показатель почвенного плодородия, так как она оказывает разностороннее влияние на свойства почв, жизнедеятельность микроорганизмов и растения. Реакция почвенного раствора не является постоянной. Так, установлено значительное подкисление черноземов лесостепи Центрально-Черноземного региона: в черноземе оподзоленном за 25 лет гидролитическая кислотность возросла на 0,91 мг-экв/100 г. Среднее значение рНН2О уменьшилось с 6,4 до 5,3. В черноземах выщелоченных наблюдалась такая же тенденция. В степных подтипах черноземов, наоборот, произошло снижение гидролитической кислотности и увеличение рНН2О в среднем на одну единицу (Девятова, 2007). В Республике Калмыкия по результатам VI тура агрохимического обследования (1996-2000 гг.) отмечается увеличение (65,1%) площади щелочных почв с рНН2О 8,1-9,0 (Унканжинов, 2001). Расчеты по прогнозированию кислотности почв Владимирской области (в основном дерново-подзолистых) показывают, что через 8-10 лет в структуре пашни исчезнут почвы с нейтральной реакцией почвенной среды, резко возрастет удельный вес слабокислых почв (с 21 до 51%), появятся очень сильнокислые почвы с рНКС1 менее 4,1 (Баринов, 2001). В черноземах выщелоченных Краснодарского края повысились все виды кислотности (Гайдаш, Кильдюшкин, 2001). Под влиянием известкования площади кислых почв в Республике Татарстан снизились от 1573 тыс. га в 1970 г. до 1441 тыс. га в 2001 г. (Алиев, Шакиров, 2001), в Липецкой области - от 1175 тыс. га в 1964 г. до 974 тыс. га в 2002 г. (Сискевич, 2007).
Выводы исследователей о процессах подкисления и подщелачивания почв Ставропольского края неоднозначны, часто противоречивы (Куприченков, Симбирев, Цыганков, Петрова, 2002).
Целью настоящей работы было изучение фактического состояния и динамики изменений реакции почвенного раствора и способов регулирования реакции почвенной среды. В работе обобщены многолетние данные (1998-2006 гг.), полученные в результате агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий Ставропольского края на 60 реперных участках.
Своеобразие растительности, рельефа, климатических и гидрологических условий, почвообразующих пород способствовало развитию на территории края почвообразовательных степных процессов, в результате которых сформировались почвы черноземного (западная часть - 40%) и каштанового (восточная часть - 60%) типов. На фоне зональных почв повсеместно получили распространение интразональные почвы - засоленные (солонцы, солончаки), луговые, аллювиальные, болотные. Их доля в структуре почвенного покрова края составляет приблизительно 12%.
Образцы почв на пашне, сенокосах и пастбищах отбирали из слоя 0-20 см и из 0-40 и 0-60 см под многолетними насаждениями. В образцах определяли значение рН водной суспензии потенциометрическим методом в соответствии с требованиями ГОСТа 26423-85.
Данные систематизированы по основным сельскохозяйственным угодьям и ландшафтам края: равнины Предкавказья и Большого Кавказа. Основные ландшафты подразделены на провинции. Внутри каждой провинции выделены: 1 - ландшафты типичных степей, 2 -ландшафты байрачных лесостепей, 3 - степные ландшафты, 4 - ландшафты Терско-Кумской низменности, 5
- ландшафты Кумо-Манычской впадины, 6 - предгорные степные и полустепные ландшафты, 7 - среднегорные ландшафты.
По результатам исследований почвы сельскохозяйственных угодий Ставропольского края характеризуются преимущественно как щелочные, то есть рН почвенного раствора больше 8 единиц (табл. 1).
Удельный вес щелочных почв от всей площади сельскохозяйственных угодий равен 65,3%. Приблизительно третью часть территории (33%) занимают слабощелочные почвы. Доля нейтральных почв невелика и составляет всего 1,7%. Больше всего щелочных почв (80,5%) под многолетними насаждениями и в орошаемой пашне (78,9%). Для них характерно самое высокое значение рН
- 8,2. Приблизительно одинаковые удельные доли занимают щелочные и слабощелочные почвы, используемые под сенокосами (8,0) и пастбищами (8,1).
1. Распределение площади почв сельскохозяйственных угодий Ставропольского края по
реакции среды почвенного раствора в слое 0-20 см (по состоянию на 01.01.2006 г.)
Сельскохозяйственные угодья Площадь, тыс. га. Нейтральная 7 Слабощелочная 7-8 Щелочная 8-9 Средневзвешенное значение рН
тыс. га % тыс. га % тыс. га %
Всего с.-х. угодий 5644,9 95,9 1,7 1861,6 33,0 3687,4 65,3 8,1
Из них: пашня 3929,0 57,7 1,5 998,8 25,4 2872,5 73,1 8,2
в т.ч. орошаемая 318,4 0,5 0,2 66,5 20,9 251,4 78,9 8,2
многолетние насаждения 28,2 0,7 2,5 4,8 17,0 22,7 80,5 8,2
сенокосы 102,6 3,1 3,0 44,4 43,3 55,1 53,7 8,1
пастбища 1585,1 34,4 2,2 813,6 51,3 737,1 46,5 8,0
2. Распределение площади пахотных земель ландшафтов Ставропольского края по реакции среды почвенного раствора в слое 0-20 см (на 01.01.2006 г.)______________________
Ландшафты Почвы Обследованная площадь, тыс. га Нейтральная 7 Слабощелочная 7-8 Щелочная, 8-9 рН
га % га % га %
1. Ландшафты типичных лесостепей Черноземы обыкновенные 171,4 12,0 7,0 57,9 33,8 101,5 59,3 8,0
2. Ландшафты байрачных степей Черноземы обыкновенные 363,4 3,0 0,8 70,7 19,4 289,7 79,7 8,2
3. Степные ландшафты Каштановые и темнокаштановые, черноземы южные и обыкновенные 1360,9 11,5 0,8 348,3 25,6 1001,1 73,6 8,2
4. Ландшафты Терско-Кумской низменности Пески, светло-каштановые, каштановые, темно-каштановые 609,7 0,7 0,1 92,3 15,1 516,7 84,7 8,2
5. Ландшафты Кумо-Манычской впадины Светло-каштановые и солончаковые комплексы 157,3 0,3 0,2 81,9 52,1 75,1 47,7 8,0
6. Предгорные степные и лесостепные ландшафты Черноземы обыкновенные и типичные 238,9 12,8 5,4 82,5 34,5 143,6 60,1 8,0
7. Среднегорные ландшаф-гы лесостепей и остепнен-ных лугов Черноземы типичные и выщелоченные 41,0 3,0 7,3 14,6 35,7 23,4 57,2 8,0
По краю: 2942,6 43,3 1,5 748,2 25,4 2151,1 73,1 8,2
Щелочная реакция ухудшает фосфатный режим, обусловливает возникновение дефицита микроэлементов, особенно цинка, марганца и меди. При высокой щелочности ухудшаются физические свойства почв. Она способствует развитию солонцеватости и содового засоления, особенно в условиях орошения. Сильнощелочная реакция неблагоприятна для большинства растений.
Во всех зональных и интразональных аллювиальных луговых исследованных почвах с глубиной наблюдается постепенное увеличение щелочности: плавное в подтипах черноземов и более заметное в почвах каштанового типа. В солонцеватых разностях значение рН увеличивается вниз по профилю более резко, не так плавно, как в несолонцовых аналогах.
В солонцах в солонцовом и подсолонцовом горизонтах наблюдается резкое, скачкообразное повышение величины рН с 8,8 (0-20 см) до 9,2 (20-40 см) и 9,5 (40-60 см) единиц, после чего происходит такое же резкое снижение значения этого показателя до 8,8 (60-80 см) и 8,4 (80-100 см). То есть в солонцах собственно солонцовый и подсолонцовый горизонты имеют очень сильнощелочную
среду, а весь остальной профиль - щелочную. Аналогичное изменение щелочности, но не такое резкое, как в солонцах, наблюдается в каштановых солонцеватых почвах.
Основную часть территории (73,1%) обследованной пашни края занимают щелочные почвы. Удельный вес слабощелочных земель составляет 25,4%, на нейтральные почвы приходится всего 1,5%. Последние залегают в основном на территории ландшафтов 1, 6 и 7 (табл. 2).
Наибольшим (84,7%) удельным весом щелочных земель характеризуется пашня ландшафтов Терско-Кумской низменности, почвенный покров которых представлен подтипами каштановых почв. Также значительное распространение щелочные почвы получили на территории ландшафтов 2 и 3, где занимают соответственно 79,7 и 73,6% площади пашни (черноземы обыкновенные и южные, каштановые и темно-каштановые почвы).
Слабощелочные почвы наиболее распространены на территории ландшафта 5 (светло-каштановые, преимущественно засоленные), где на их долю приходится 52,1% или половина площади пашни.
3. Динамика площадей пахотных почв Ставропольского края с различной реакцией среды почвенного раствора (по данным агрохимического обследования), % от обследованной
площади
Годы Почвы каштанового типа Почвы черноземного типа
Нейтральная, 7 Слабощелочная, 7-8 Щелочная, 8-9 Нейтральная, 7 Слабощелочная, 7-8 Щелочная, 8-9
1998 0,3 29,5 70,2 3,5 24,1 72,4
1999 0,3 19,3 70,4 3,4 24,3 72,3
2000 0,3 19,7 70,0 3,4 23,7 72,9
2001 0,3 30,7 69,0 3,8 27,5 68,7
2002 0,1 29,2 70,7 3,5 26,4 70,1
2003 0,6 27,9 71,5 3,9 27,5 68,6
2004 0,4 27,2 72,4 3,6 25,5 70,9
2005 0,4 27,2 72,4 3,3 24,9 71,8
2006 0,5 26,6 72,9 3,0 23,6 73,4
74 73 72 71 70 -Ь
69
68
67
66
65
+
+
+
+
+
+
+
Почвы
каштанового
типа
Почвы
чернозёмного
типа
Ч
1998 1999 2000 2001
2002 2003 2004 2005 2006 Годы
Рис. Динамика удельного веса площадей пахотных почв Ставропольского края со щелочной реакцией среды
Средневзвешенное значение рН в пахотном горизонте почв в среднем по краю составляет 8,2. При более детальном исследовании реакции среды почвенного раствора выявлено, что на землях каждого ландшафта водородный показатель значительно колеблется как по почвам административных районов, так и в пределах одного почвенного типа. Особенно существенные колебания характерны для почв ландшафта 3. В какой-то степени это обусловлено пестротой почвенного покрова. Например, в пахотном горизонте черноземов обыкновенных Андроповского района величина рН равна 7,9, а в каштановых почвах Ипатовского района - 8,2. Однако даже в пределах одной почвенной разности обнаруживаются большие колебания. Так, в пахотном слое черноземов обыкновенных Шпаковского района значение рН составляет 7,9, а в почвах того же подтипа в Изобильнен-ском районе - 8,3.
Данные таблицы 3 показывают, что в течение первых трех лет (1998-2000 гг.) исследуемого периода динамика площадей пахотных почв края с различной реакцией среды стабильная. Однако в почвах отдельных хозяйств Нефтекумского, Советского и Ипатовского районов за эти годы произошло повышение значения рН на 0,2-0,4 единицы. В 2001 г. отмечается снижение удельного веса щелочных почв: очень незначительное для почв каштанового типа почвообразования и заметное для черноземных почв (рисунок). Но уже с 2002 г. отмечается увеличение удельной доли щелочных почв. Особенно интенсивно этот рост проявляется на почвах каштанового типа. Анализ динамики по линии тренда, построенной по полиному второй степени (максимальный коэффициент аппроксимации) показывает, что происходит достоверное повышение удельного веса щелочных почв каштанового типа. В черноземной зоне наблюдаются существенные колебания удельной доли щелочных почв. Однако линия тренда свидетельствует, что до 2002 г. данный показатель в целом снижался, затем стал возрастать (2003-2006 гг.).
Результаты наблюдений на реперных участках в системе локального мониторинга подтверждают тенденцию подщелачивания почв края. Особенно интенсивно этот процесс проявляется в почвах каштановых подтипов.
Исследование динамики площадей почв пашни с различной средой почвенного раствора на реперных участках свидетельствует, что за 2003-2006 гг. увеличился удельный вес щелочных почв (табл. 4). Это светлокаштановые и аллювиальные луговые почвы Терско-Кумской низменности, черноземы южные байрачных степей и черноземы обыкновенные степных ландшафтов. В двух хозяйствах степных ландшафтов реакция среды в пахотном горизонте почв (темно-каштановые и черноземы южные) не изменилась. И в двух объектах наблюдений, расположенных на территории степных (каштановые солонцеватые) и предгорных (черноземы обыкновенные) ландшафтов, отмечается снижение удельной доли щелочных почв. Следовательно, подще-лачивание проявляется в основном на почвах каштанового типа почвообразования. Для предотвращения этого негативного процесса необходимо принимать своевременные агротехнические, химические и комплексные меры по оптимизации реакции почвенной среды, улучшению мелиоративного состояния почв.
Чтобы проводить научнообоснованную мелиорацию щелочных почв, необходимо аналитически правильно оценить сам объект мелиорации, то есть определить природу щелочной реакции. Установить причины под-щелачивания почв непросто, т. к. проблема почвенного раствора - труднейшая в химии почв и в теоретическом, и в методическом отношении.
Процессы формирования химического состава почвенных растворов весьма сложны и совершаются под воздействием разнообразных факторов, а без знания механизма и природы щелочности невозможно разработать мероприятия по ее снижению. Исследователи отмечают несколько причин подщелачивания почв: систематическое внесение физиологически щелочных удобрений,
4. Динамика площадей пахотных почв с различной реакцией среды в реперных хозяйствах
Ландшафты Почва 2003г. 2006г.
% от обследованной площади рН % от обследованной площади рН
ней- тральная 7 слабоще- лочная 7-8 щелоч- ная 8-9 ней- тральная 7 слабоще- лочная 7-8 щелоч- ная 8-9
2. Ландшафты бай-рачных лесостепей Чернозем южный 2,4 36,6 61,0 8,1 2,1 24,1 73,8 8,2
3. Степные ландшафты Каштановая солонцеватая - 41,4 58,6 8,1 0,5 62,9 36,6 7,9
Темно-каштановая - - 100 8,6 - - 100 8,5
Чернозем южный - - 100 8,5 - - 100 8,5
Чернозем обыкновенный - 10,6 89,4 8,3 - 6,0 94,0 8,2
4. Ландшафты Тер-ско-Кумской низменности Светло -каштановая - 3,5 96,5 8,7 - - 100 8,7
Аллювиальная луговая карбонатная - 16,8 83,2 8,3 - 16,0 84,0 8,3
косвенное воздействие процессов водной и ветровой эрозии, влияние длительного орошения, особенно водой повышенной минерализации, развитие процессов переувлажнения, заболачивания, подтопления и засоления. Установлено, что в почвах наиболее часто встречаются карбонатная, боратная, органическая и сульфидная виды щелочности.
М.Т. Куприченков, Н.Ф. Симбирев, А.С. Цыганков, А. С. Петрова (2002) делают вывод о карбонатной природе щелочности почв Ставропольского края, при которой наиболее эффективно внесение гипса, фосфогипса, сульфата железа. Реакция почвы меняется и под влиянием минеральных удобрений. Так, при внесении в почву физиологически кислых солей [Н4С1, (ЫН4)2Б04, N^N03 и др.] почвенный раствор подкисляется. Влияние органических удобрений на почвенную реакцию заключается в основном в повышении буферности почв - способности противостоять изменению реакции среды. При их применении несколько снижается щелочность вследствие возрастания емкости поглощения.
Внесение фосфогипса в первые два года последействия способствовало уменьшению щелочности в мелиорируемом слое (Подколзин, Беликова, Бурлай, 2004). Величина рН в слое 0-20 см в варианте с фосфогипсом (6 т/га) сократилась с 8,3 до 7,2. При совместном внесении фосфогипса с аммиачной селитрой реакция среды в слое
0-30 см от щелочной (рН=8,3-8,6) снизилась до слабощелочной - рН=7,3.
В качестве слабого мелиоранта для регулирования как состояния ППК, так и реакции почвенного раствора можно применять лигнин - отход Георгиевского биохимического завода, производящего фурфурол и кормовые дрожжи из лузги подсолнечника и стержней початков кукурузы. Лигнин содержит остатки серной, уксусной и муравьиной кислот и органического удобрения, имеет кислую среду (рН простого лигнина - 2,7-3,5, аммонизированного - 5,0-5,6).
Таким образом, системное применение органических и минеральных удобрений в сочетании с периодическим внесением химических мелиорантов позволяет повышать емкость поглощения, буферность почв, регулировать состав поглощенных катионов и управлять реакцией почвенной среды. Но результатов по данной проблеме недостаточно. К тому же не все исследователи приходят к выводу об идущем под-щелачивании почв края. Поэтому вопросы изучения состояния почвенного раствора почв Ставрополья, динамики и направленности изменений его реакции, природы щелочности, механизма и причин, масштабов и последействий подщелачивания почв в настоящее время выходят на первое место в проблеме управления почвенным плодородием.
ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПАХОТНЫХ ПОЧВ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ В МНОГОЛЕТНЕМ ЦИКЛЕ
М.И. Вихман, ФГУ Станция агрохимической службы «Мурманская» Е.К. Кислых, Л.А. Лисеенко
Кольский филиал Петрозаводского государственного университета
Переход России к рыночной экономике существенным образом отразился на сельскохозяйственном производстве Мурманской области. В связи с этим особое значение как с научной, так и экономической точки зрения представляют данные об изменении плодородия пахотных почв с 1993 по 2005 гг.
Данные таблицы 1 показывают заметное уменьшение общей площади сельскохозяйственных угодий с 22,3 до
17 тыс. га, в том числе пахотных почв с 19,3 до 15,7 тыс. га. Повышенная кислотность - одна из причин низкого плодородия почв и недостаточной эффективности удобрений. Ввиду того, что до 2000 г. известкование в области проводили в меньших объемах и охватывали не все участки, доля кислых почв возросла на 66%, причем заметно увеличились площади сильно и среднекислых почв, появились участки с очень кислыми почвами. Со-
