CC BY
53
001: 10.24411/0235-2451-2019-10408
УДК 631.452
Состояние и динамика плодородия почв пахотных земель в Чувашской Республике
С. В. ЛИСИЦЫН, врио директора (agrohim- 21@ mail.ru) Ш. М. АХМЕТШИН, начальник отдела О. А. БЕЛОВ, главный агрохимик
Центр агрохимической службы «Чувашский», ул. Центральная, 1, пос. Опытный, Цивильский р-н, Республика Чувашия,429911, Российская Федерация
Резюме. Цель исследований - мониторинг изменения основных показателей плодородия почвы Чувашской Республики. Выполнен анализ данных за 1965-2016 гг. Агрохимическое обследование почв ежегодно осуществляли на 140...190 тыс. га земель сельскохозяйственного назначения. Усредненный почвенный образец состоял из 20-и точечных проб, отбираемых с площади 13.15 га. Средневзвешенное содержание органического вещества (гумуса) в пахотных почвах Чувашии за период с 111-го по V-ый цикл обследования (1979-1993 гг.) было стабильным и соответствовало средней степени обеспеченности (4,3 %). В последующие годы произошло снижение величины этого показателя на 0,2.0,3 %. На 1 января 2017 г. отмечено снижение средневзвешенного содержания подвижных форм фосфора и калия в пахотных почвах, по сравнению с максимально достигнутым в конце ХХ в. уровнем, на 18 и 20 мг/кг почвы соответственно. Положительная динамика основных показателей плодородия почвы в середине второй половины ХХ в. была обусловлена использованием большого количества средств химизации сельскохозяйственного производства: применение минеральных удобрений в 1986-1992 гг. достигало 148 кг/га д.в., органических -6,2 т на 1 га пашни. С начала 90-х гг. их внесение сократилось соответственно в 5,9 и в 3,5 раза, что закономерно привело к ухудшению ситуации. Показатель кислотности почвы в результате проведения в 1965-1989 гг. широкомасштабных работ по химической мелиорации вырос с 5,4 до 5,6 ед. рН и сохраняется на таком уровне до сих пор. Пахотные почвы республики бедны марганцем и серой, а содержание в них бора и меди в основном высокое. Концентрация солей тяжелых металлов в обследованных почвах ниже ПДК и ОДК. Ключевые слова: мониторинг плодородия, агрохимическое обследование пахотных почв, пашня, подвижный фосфор, обменный калий, степень кислотности, гумус, микроэлементы, тяжелые металлы, баланс питательных веществ.
Для цитирования: Лисицын С. В., Ахметшин Ш. М., Белов О. А. Состояние и динамика плодородия почв пахотных земель в Чувашской Республике // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 4. С. 31-34.001: 10.24411/02352451-2019-10408.
Федеральным законом Российской Федерации «О государственным регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения» (1998) проведение почвенных, агрохимических обследований и мониторинга почв земель сельскохозяйственного назначения определено как одно из основных направлений агрохимического обслуживания. Такая работа необходима для реализации государственной политики по вопросам химизации сельского хозяйства, определения фактического уровня и разработки программ повышения плодородия почв.
Цель исследований - анализ результатов мониторинга изменения основных показателей плодородия почвы Чувашской Республики за 1965-2016 гг.
Условия, материалы и методы. В зону обслуживания ФГБУ ГЦАС «Чувашский» входит 21 муниципальный район, на территории которых расположены 940,9 тыс. га сельскохозяйственных угодий, в том числе 753,8 тыс. га пашни, 10,2 тыс. га многолетних насаждений, 31,5 тыс. га сенокосов и 145,4 тыс. га пастбищ. Основная часть (97 %) территории республики расположена на правой, южной стороне р. Волга и занимает северо-восточную часть Приволжской возвышенности (Чувашское плато), представляющую собой древнюю, слегка приподнятую и наклонную к северу равнину с резко выраженным эрозийным рельефом. На севере и северо-востоке к долине Волги плато обрывается крутым нагорным берегом, подмываемым рекой. Остальные 3 % территории республики - часть Заволжской низменности и представлены широкой поймой и надпойменными террасами, высотой от 20...30 до 60 м над уровнем моря [1, 2].
Климат Чувашской Республики континентальный, с морозной зимой и жарким летом. В пределах региона преобладают воздушные массы умеренных широт, перемещающиеся с запада. За год в северном прохладном агроклиматическом районе среднемноголетнее годовое количество осадков составляет около 680 мм, сумма активных температур - менее 2100 0С, положительных температур за теплый период - 2450.2550 0С. В более теплом и влажном подрайоне Присурского лесного массива сумма положительных температур воздуха находится на уровне 2500.2600 0С, активных - 2105.2550 0С, осадков за год - 625.705 мм. Теплый относительно более влажный юго-западный подрайон Степного Засурья находится западнее реки Сура. Средняя годовая температура воздуха составляет 3,6.3,7 0С, сумма положительных температур за теплое время года - 2105.2550 0С, активных - 2300 0С, осадков за год - 650.660 мм. В теплом, менее влажном, юго-восточном остепененном агроклиматическом подрайоне сумма положительных температур воздуха достигает 2500.2600 0С, активных - 2200.2300 0С, среднемноголетнее количество осадков за год -605.660 мм [3, 4].
Земли Чувашской Республики повсеместно изрезаны овражно-балочной сетью, более 80 % пашни в различной степени подвержены водной эрозии. Наиболее сильно она распространена в районах, прилегающих к р. Волга, в Центральной и Юго-восточной зонах республики. Почвенный покров представлен 17 типами и подтипами почв. Из них самое большое распространение имеют серые лесные, черноземы, аллювиально-дерновые, дерново-овражно-балочные и дерново-подзолистые почвы. Дерново-подзолистые почвы распространены в северо-западном Засурье. Их характерная особенность - небольшая мощность перегнойного горизонта, низкое содержание гумуса, повышенная кислотность среды, сильная распыленность пахотного горизонта. На долю серых лесных почв приходится более 60 % площади республики. Наиболее распространены светло-серые лесные по-
Таблица 1. Результаты агрохимического обследования почв пахотных угодий на 01.01.2017 г.*
Агрохимический показатель Группировка почв по содержанию, тыс. га
очень низкое низкое среднее повышенное высокое очень высокое Средневзвешенное содержание
Подвижный фосфор Обменный калий 5,8 8,8 34,2 122,2 171,2 258,4 188,3 185,2 224,5 95,6 89,3 43,1 148 128
Гумус Реакция почвенного 49,9 очень 336,2 силь- 164,4 средне- 109,6 слабокис- 51,2 близкие 3 нейтраль- 4,4 Средневзвешен-
раствора сильнокислые но-кислые кислые лые к неи-тральным ные ное значение
- 2,5 28,5 181,5 318 128,8 5,6
*общая площадь обследования 713,3 тыс. га.
чвы, которые располагаются в основном в северных приволжских муниципальных районах. Черноземы занимают около 16 % и преимущественно распространены в юго-восточной и юго-западной частях Чувашии. Оподзоленные черноземы встречаются только на водораздельных возвышенностях, типичные - еще реже. По мощности гумусовых горизонтов наибольшее распространение имеют среднемощные черноземы, у которых она достигает 40...80 см. Это наиболее структурные и плодородные почвы [5].
С 1965 г. на территории республики проведено десять и начат XI цикл агрохимического обследования почв. Отбор почвенных образцов осуществляли согласно методическим указаниям по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения (Москва, 2003). В образцах почв определяли следующие показатели плодородия: кислотность солевой вытяжки - по ГОСТ 26483-85, подвижный фосфор и калий - по методу Кирсанова (ГОСТ 26207-91), гумус - по методу Тюрина (ГОСТ 26213-91), подвижные формы микроэлементов (медь, цинк, кобальт, марганец и бор) - в ацетатно-аммонийном буферном растворе, валовые формы солей тяжелых металлов (цинк, медь, кадмий и свинец) - атомно-адсорбционным методом.
Результаты и обсуждения. Фосфор - один из основных элементов питания растений, содержание которого служит важнейшим показателем плодородия почвы [7, 8]. На 1 января 2017 г. 40 тыс. га пахотных земель в Чувашии характеризовались очень низкой и низкой обеспеченностью подвижными формами этого минерального элемента, 171,2 тыс. га пашни - средней, 313,8 тыс. га - высокой и очень высокой. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора в пахотных почвах на 1 января 2017 г. составляло 148 мг/кг почвы, что соответствует по-Таблица 2. Динамика содержания в почвах гумуса
вышенной группе обеспеченности (табл. 1). В период с 1971 по 1998 гг. (II...VI циклы) отмечали рост величины этого показателя на 14.77 мг/кг, а с 1999 г. началось его снижение. К концу 2016 г. доля почв с низкой обеспеченностью подвижным фосфором составляла 5,6 % общей площади пашни.
Очень низкой и низкой обеспеченностью подвижным калием в республике характеризуются 131,0 тыс. га пахотных земель. При этом его средневзвешенное содержание на 1 января 2017 г. составляло 128 мг/кг почвы, что соответствует повышенной группе обеспеченности. По результатам I цикла сплошного агрохимического обследования величина этого показателя была равна 104 мг/кг почвы (низкая обеспеченность). С 1971 по 1988 гг. (II.IV циклы) она возросла на 12,0.44,0 мг/кг и достигла уровня повышенной обеспеченности (121.170 мг/кг почвы). Снижение содержания подвижного калия в пахотных почвах началось с 1989 г. и продолжалось до 2008 г. Благодаря реализации республиканской программы сохранения и восстановления плодородия почв, которая предусматривала применение высоких доз удобрений, после 2008 г. удалось приостановить снижение содержания подвижного калия в пахотных почвах и даже добиться незначительного его повышения (табл. 2). Однако площадь пахотных почв с низким содержанием калия (менее 40 мг/кг) с 1999 по 2016 гг. увеличилась с 6,9 до 18,4 %.
По состоянию на 1 января 2017 г. площадь кислых почв в республике составляла 212,5 тыс. га (23,8 %), в том числе средне-, сильно- и очень сильнокислых почв, требующих обязательного известкования -31 тыс. га, или 5 % (см. табл. 1). Средневзвешенная величина кислотности пахотных почв в Чувашской Республике возросла с исходных 5,4 ед. рН в 19651970 гг. до 5,6 ед. в 1989-1993 гг. (см. табл. 2), что , подвижных форм калия и фосфора
Цикл Годы Средневзвешенная величина Доля почв, % от обследованной
содержания кислых (рН менее 5,5) с низким содержанием
показателя кислот ности, ед. рН подвижных форм, мг/кг гумуса, % подвижных форм гумуса (менее 4 %)
фосфора калия фосфора (менее 50 мг/кг) калия (менее 80 мг/кг)
I 1965-1970 5,4 89 104 - 65 18,0 22,8 —
II 1971-1978 5,4 103 116 - 71,8 9,5 15,9 —
III 1979-1983 5,4 129 138 4,3 64,7 4,7 7,5 56,5
IV 1984-1988 5,5 143 148 4,3 58,2 3,9 5,9 55,4
V 1989-1993 5,6 161 146 4,3 43,0 2,9 6,6 57,9
VI 1994-1998 5,6 166 140 4,1 39,1 2,2 7,8 60,5
VII 1999-2002 5,6 162 142 4,0 39,7 2,5 6,9 60,5
VIII 2003-2007 5,6 163 139 4,0 36,7 2,4 9,3 61,2
IX 2008-2012 5,6 161 148 4,7 34,0 3,7 7,8 47,5
X 2013 5,6 155 143 4,6 34,4 4,3 8,9 47,3
2014 5,6 152 142 4,5 30,7 4,4 7,8 50,4
2015 5,7 149 137 4,5 29,7 4,5 10,9 54,0
2016 5,6 148 128 4,4 29,8 5,6 18,4 54,0
Таблица 3. Динамика применения минеральных и органических удобрений (в среднем ежегодно)
Годы Внесение удобрений
органических, т/га минеральных
азотных, тыс. т д. в. фосфорных, тыс. т д. в. калийных, тыс. т д. в. всего, кг/га в д.в. посевной площади
1965-1970 3,4 88,6 40,9 72,2 75
1971-1975 4,2 157,6 53,4 104,1 83
1976-1980 4,3 187,6 93,9 155,2 116
1981-1985 6 192,9 111,2 168,7 126
1986-1990 6,2 241 161,4 158,5 148
1991-1995 4,7 124 86,7 66,1 82
1996-2000 2,7 64 23,6 20,2 33
2001-2005 1,4 30,2 15,7 11,8 23
2006-2010 0,8 32,3 14,1 16,1 29
2011-2015 1,3 34,1 9,8 17,2 28
2016 1,7 8,1 2,1 2,2 25
было обусловлено проведением химической мелиорации на значительных площадях, размеры которых в этот период постоянно возрастали с 47,4 тыс. га до 86,5 тыс. га в год соответственно. Несмотря на сокращение объемов известкования, по сравнению с максимально достигнутым уровнем, почти в 10 раз, величина этого показателя остается неизменной.
По обеспеченности гумусом пахотные почвы Чувашии на 1 января 2017 г. распределялись следующим образом: с очень низким и низким содержанием (менее 4,0 %) - 386,1 тыс. га; со средним (4,1.6,0 %) -164,4 тыс. га; с повышенным (6,1.8,0 %) - 109,6 тыс. га; с высоким и очень высоким (более 8,1) - 54,2 тыс. га. Средневзвешенное содержание гумуса по республике составляет 4,4 %, что соответствует средней группе обеспеченности (см. табл. 1).
Определение содержания гумуса в почве ведется с Ш-го цикла агрохимического обследования. В течении 14 лет наблюдений (с 1979 по 1993 годы) средневзвешенная величина этого показателя сохранялась на уров-
не 4,3 %. С 1994 г. из-за снижения объемов внесения органических удобрений началось обеднение пахотного слоя почвы гумусом. Как показывают результаты VI.. МИ циклов агрохимического обследования, его средневзвешенное содержание за этот период уменьшилось на
0,3 % (см. табл. 2). Начиная с 2013 г., почвы республики теряют по 0,1 % гумуса в год. Увеличение его содержания в пахотном слое почв по результатам IX цикла объясняется тем, что агрохимическое обследование охватывало не все площади, на 18 % пахотных земель с низким и средним содержанием гумуса обследование за 5-летний цикл не проводили.
Отмеченная динамика основных показателей плодородия почвы в середине второй половины ХХ в. была обусловлена использованием большого количества средств химизации сельскохозяйственного производства. Так, применение минеральных удобрений увеличилось с начала проведения агрохимического обследования почвы к 1986-1992 гг. в 1,8 раза и достигло 148 кг/га д.в. В расчете на
1 га пашни вносили по 6,2 т органических удобрений (табл. 3), значительно выросли объемы химической мелиорации почв: известкование кислых почв - в
2 раза, фосфоритование обедненных фосфором почв - более чем в 2,7 раза (табл. 4).
Недостаток финансирования отрасли с начала 90-х гг. вызвал значительное снижение объемов агрохимических работ. Внесение минеральных удобрений сократилось более чем в 6 раз, органических удобрений - в 3,5 раза.
Элемент Площадь, тыс. га Степень обеспеченности, тыс. га/%
общая I обследованная низкая I средняя высокая
Бор 753,8 713,3 16,9/2,4 90,3/12,6 606,1/85
Медь 753,8 713,3 2,8/0,4 18,3/2,6 692,2/97,0
Цинк 753,8 713,3 138,1/19,4 408,4/52,3 166,8/23,3
Марганец 753,8 713,3 691,9/97 21,4/3,0 0
Кобальт 753,8 713,3 258,3/36,2 424,3/59,5 30,7/4,3
Сера 753,8 546,1 271,5/49,7 222,8/40,8 51,8/9,5
Таблица 4. Объемы применения средств химизации в Чувашской Республике по циклам агрохимического обследования
Годы Площадь кислых почв (рН менее 5,0), тыс. га Известкование, тыс. га в год Площадь почв с содержанием фосфора менее 100 мг/кг, тыс. га Фосфоритование, тыс. га в год Площадь почв с содержанием калия менее 120,0 мг/ кг, тыс. га Калие-вание, тыс. га в год
1965-1970 516,6 47,4 583,2 2,9 599,6 -
1971-1975 597,1 42,8 338,3 23,9 601,3 -
1976-1980 553,1 50,2 412,1 26,1 432,7 -
1981-1985 521,3 65,7 267,9 43,4 296,9 -
1986-1990 425,3 86,5 217,7 65,4 271,4 -
1991-1995 263 62,5 130,5 33,4 262,3 -
1996-2000 263,1 23,1 123,2 9,4 289,2 21,1
2001-2005 268,3 28,4 133,2 8,2 271,4 6,2
2006-2010 167,4 13,5 90,1 3,9 367,2 8,8
2011-2015 208,6 9,6 201,9 - 350,0 9,7
2016 212,4 1,2 211,3 0,9 389,1 -
Таблица 5. Распределение площадей пашни по степени обеспеченности подвижными формами микроэлементов и серы по состоянию на 1 января 2017 г.
Таблица 6. Баланс элементов питания в земледелии Чувашской Республи ки за 1965-2016 гг. (по пятилеткам)
Годы Баланс, кг/га Интенсивность
N P K I всего баланса, %
1965 -18 -5 -6 -29 87,3
1966-1970 -15 -7 -13 -35 79,0
1971-1975 7 2 -1 8 104,5
1976-1980 11 12 11 34 119,0
1981-1985 13 18 18 49 124,2
1986-1990 21 29 6 56 124,9
1991-1995 -4 -13 -14 -31 97,5
1996-2000 -13 -19 -36 -68 64,6
2001-2005 -12 -12 -39 -63 56,6
2006-2010 -23 -13 -33 -69 57,2
2011-2015 -18 -16 -28 -62 56,8
2016 -18 -17 -31 -66 55,8
Почвы Чувашии характеризуются низкой обеспеченностью подвижным марганцем: 97 % пахотных земель содержат его в недостаточном количестве. При этом из 713,3 тыс. га обследованной площади пахотных земель к группе с высокой степенью обеспеченности подвижным бором можно отнести 606,1 тыс. га, или 85 %, подвижной медью - 97 %. К группе со средним содержанием подвижного кобальта относятся 59,5 % почв, с низкой обеспеченностью подвижной серой - 271,5 тыс. га, или 49,7 % (табл. 5). Концентрация солей тяжелых металлов в почвах республики значительно ниже ПДК и ОДК.
В 1965-1970 гг. и с 1996 по 2016 гг. из-за малого количества применяемых удобрений (минераль-
ных - в среднем 25.75 кг д.в. на 1 га посевов в год, органических - 0,8.3,4 т), среднегодовой суммарный баланс питательных веществ в почве складывался отрицательно. Его интенсивность за эти годы составляла от 55,8 до 87,3 %, тогда как в 1971-1990 гг. она достигала 104,5. 125 % (табл. 6). Резкое сокращение использования минеральных и органических удобрений привело к значительному ухудшению баланса основных элементов минерального питания сельскохозяйственных культур в земледелии Чувашской Республики.
Выводы. Таким образом, по результатам агрохимического обследования пахотных земель в 2016 г., в Чувашии происходит снижение содержания подвижных форм фосфора и калия в почвах, выявлен недостаток подвижных марганца и серы. Для сохранения и восстановления плодородия необходимо увеличить объемы фосфоритования почв с кислой реакцией среды, обеспечить внесение необходимого количества органических, фосфорных и калийных удобрений, обязательно применять комплексные удобрения, содержащие марганец и серу.
Литература.
1. Карягин Ф. А. Окружающая среда и природные ресурсы Чувашской Республики: монография. Чебоксары: Чуваш, кн. изд-во, 1996. 132 с.
2. Природа Чувашии и ее охрана / В. Ф. Буйницкий, И. Х. Камалов, П. А. Волков и др. Чебоксары: Чуваш. кн. изд-во, 1979. 166 с.
3. Шашко Д. И. Агроклиматические ресурсы СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 247 с.
4. Агроклиматические ресурсы Чувашской АССР: справочник/ Верх.-Волж. упр. гидрометеорол. службы, Горьк. ги-дрометеорол. обсерватория; подгот. К. И. Марченко и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 113 с.
5. Андреев С. И. Почвы Чувашской АССР. Чебоксары: Чувашское книжное издательство, 1971. Т. 1. 358 с.
6. Почвы Чувашии и их рациональное использование / ред. А. П. Кудряшова. Чебоксары: Чувашское книжное издательство, 1987. 160 с.
7 Чекмарев П., Лукин С. Динамика плодородия пахотных почв, использования удобрений и урожайности основных сельскохозяйственных культур в Центрально-Черноземных областях России // Международный сельскохозяйственный журнал. 2017. № 4. С. 41-44.
8. Лукин С. В. Динамика основных агрохимических показателей плодородия почв Центрально-Черноземных областей России //Агрохимия. 2011. № 6. С. 11-18.
State and Dynamics of Arable Soils Fertility in the Chuvash Republic
S. V. Lisitsyn, S. M. Ahmetshin, O. A. Belov
Center of Agrochemical Service "Chuvashskii", ul. Tsentral'naya, 1, pos. Opytnyi, Tsivil'skii r-n, Respublika Chuvashiya, 429911, Russian Federation
Abstract. The purpose of the research was to monitor the main indicators of the soil fertility in the Chuvash Republic. The data analysis for 1965-2016 was performed. Agrochemical examination of soils was carried out annually on 140-190 thousand hectares of agricultural land. The average soil sample consisted of 20 soil samples taken from an area of 13-15 ha. The average weighted content of organic matter (humus) in arable soils of the Chuvash republic since the 3rd to the 5th cycle of the research (1979-1993) was stable and corresponded to the average degree of provision (4.3%). In subsequent years this indicator decreased by 0.2-0.3%. As of January 1, 2017, it was registered a decrease in the average content of mobile forms of phosphorus and potassium in arable soils by 18 and 20 mg/kg of soil, respectively, compared with the maximum, achieved in the late twentieth century. The positive dynamics of the main indicators of soil fertility in the middle of the second half of the twentieth century was determined by using a large amount of chemicals in agricultural production: in 1986-1992 the rate of application of mineral fertilizers reached 148 kg/ha; the rate of application of organic fertilizers reached 6.2 t/ha of arable land. Since the beginning of 1990s, the rate of their application reduced more than 6 times and 3.5 times respectively that naturally led to a worsening of the situation. The 1965-1989 large-scale chemical reclamation increased pH value from 5.4 to 5.6 units. The value remains at this level so far. The arable soils of the republic are poor in such elements as manganese and sulfur whereas the content of boron and copper are mostly high. The concentration of heavy metal salts in the examined soils was lower than maximal permissible and approximate permissible concentrations.
Keywords: fertility monitoring; agrochemical examination of arable soils; arable land; mobile phosphorus; exchange potassium; degree of acidity; humus; trace elements; heavy metals; nutrient balance.
Author Details: S. V. Lisitsyn, acting director (agrohim- 21@ mail.ru); S. M. Ahmetshin, department manager; O. A. Belov, chief agrochemist.
For citation: Lisitsyn S. V., Ahmetshin S. M., Belov O. A. State and Dynamics of Arable Soils Fertility in the Chuvash Republic. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019. Vol. 33. No. 4. Pp. 31-34 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10408.
