CC BY
29
ПРОБЛЕМЫ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ -
СОСТОЯНИЕ ПАХОТНЫХ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В РЕСПУБЛИКЕ ТАТАРСТАН
И.Д. Давлятшин, А.А. Лукманов
Государственный центр агрохимической службы «Татарский»
Н.Б. Бакиров Республиканский кадастровый центр «Земля»
И.С. Нуриев
Казанский государственный университет
Республика Татарстан занимает южные отроги таежно-лесной зоны, северную и среднюю часть лесостепной зоны, где преобладают (43,8%) серые лесные почвы, а черноземы лесостепные (оподзоленные, выщелоченные и типичные) занимают субдоминантное положение. Доля дерново-подзолистых почв невелика (6,7%), а дерново-карбонатные почвы преимущественно встречаются в северной части республики. Удельный вес почв легкого гранулометрического состава (песчаные, супесчаные, легкосуглинистые) небольшой.
Среднегодовое количество осадков варьирует в пределах 460-560 мм, наибольшее (320-360 мм) - выпадает в теплое время года. Среднегодовая температура составляет 2,3-3,0 °С. Сумма активных температур равна 2100-2250 °С. Годовая величина испаряемости по Н.Н. Иванову составляет 556-635 мм. В подзоне дерновоподзолистых почв осадки, как правило, превышают ис-паряемоость и коэффициент увлажнения выше 1, что обеспечивает промывной тип водного увлажнения. В лесостепной зоне этот коэффициент варьирует около 1, и почвы соответственно имеют периодически промывной тип водного режима. Это означает, что во влажные годы осадки достаточны для просачивания в грунтовые воды, а в засушливые годы такая их стыковка отсутствует. По мере движения от северных границ лесостепной зоны на юг соотношение тепла и влаги изменяется в пользу первого компонента. Несмотря на некоторое варьирование коэффициента увлажнения лесостепная зона считается наиболее благоприятной для ведения земледелия.
Под естественной растительностью дерново-
подзолистые и серые лесные почвы преимущественно имеют очень низкую и низкую степень обеспеченности подвижным фосфором и азотом, низкую и среднюю степень обеспеченности обменным калием. По мере движения на юг степень обеспеченности подвижным фосфором и азотом несколько улучшается, что характерно для черноземного типа почвообразования. Обеспеченность пахотных почв №К существенно меняется за счет улучшения биологического режима, сопровождающегося повышением скорости минерализации гумуса и хозяйственной деятельности, связанной внесением органических, минеральных удобрений, известкованием и фосфоритованием кислых почв. Кроме того, вовлечение в севооборот многолетних трав оптимизирует питательный режим почв и сдерживает скорость уменьшения содержания гумуса в пахотных почвах. В результате этого объем круговорота
макроэлементов заметно возрастает, соответственно повышается продуктивность пахотных почв. Все это приводит к необходимости постоянного контроля и оценки агрохимического состояния пахотных почв.
Для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур современное земледелие ведут с применением минеральных и органических удобрений на фоне известкования и фосфоритования кислых почв. За 1974-2005 гг. каждый гектар пашни республики получил 2644,9 кг д.в. минеральных удобрений и 130,3 т органики, что составляет 1563,6 кг д.в. №К (табл. 1). За это время общая насыщенность 1 га пашни №К составила 4208,5 кг д.в. Известкование почв проведено на площади 6748,7 тыс. га, фосфоритование - на 762,9 тыс. га. Таким образом, средняя ежегодная насыщенность пашни минеральными удобрениями составила 82,6 кг д.в. и 4,07 т органическими (48,9 кг №К), а общая -131,5 кг д.в. При этом ежегодный объем известкования составил 210,9 тыс. га, а фосфоритования - 23,8 тыс. га.
Динамика использования минеральных удобрений неравномерна и имеет диапазон от 32 до 183 кг д.в. В составе минеральных удобрений соотношение №К равно 1:0,6:0,4, что согласуется с преобладанием азота в составе отчуждаемой сельскохозяйственной продукции. Насыщенность пашни органическими удобрениями колеблется в пределах 1,4-6,1 т/га, что составляет 16,8-73,2 кг д.в.
Планомерное известкование кислых почв осуществляют с 1977 г., а ежегодные его объемы варьируют от 80,0 (1978 г.) до 402 тыс. га (1992 г.). После 2000 г. темпы известкования несколько снизились и составляют 143,4-235,6 тыс. га. Известно, что в условиях промывного и периодически промывного водного режима на фоне природного подкисления почв этот процесс усиливается за счет минеральных удобрений, причем по мере увеличения их насыщенности имеет тенденцию ускорения.
В 1978-1997 гг. фосфоритование кислых почв проводилось за счет местных агроруд, и ежегодная его площадь достигала максимальных показателей в 1993-1994 годах. Так, в I цикле агрохимического обследования по средневзвешенному содержанию подвижного фосфора пахотные почвы характеризовались низкой степенью обеспеченности (87 мг/кг), а по мере насыщения почвы удобрениями она возрастала и в настоящее время имеет повышенную степень обеспеченности (табл. 2). Снижение насыщенности пашни минеральными удобрениями в последние годы вызвало уменьшение средневзвешенного
НАУКА ПРОИЗВОДСТВУ
1. Насыщенность пашни минеральными и органическими удобрениями, площади известкования и фосфоритования пахотных почв в Республике Татарстан_____________
Годы Минеральные удобрения, кг/га д.в. Органические удобрения Площадь, тыс. га
известкование фосфоритование
т/га кг/га д.в.
1974 32 3 36 0 0
1975 40,5 3,5 42 0 0
1976 49 4 48 0 0
1977 48 4 48 106,3 0
1978 51 3,9 46,8 80,0 8,8
1979 47 3,3 39,6 90,9 14,4
1980 54 4,9 58,8 108,9 20,0
1981 61 4,5 54 144,7 28,6
1982 60 4,6 55,2 141,6 23,1
1983 67 4,5 54 147,7 22,6
1984 78 5,6 67,2 191,4 22,6
1985 87 5,5 66 201,6 38,4
1986 97 6,0 72 256,9 54,2
1987 108 6,0 72 332,5 46,3
1988 128 6,1 73,2 398,6 53,2
1989 109 6,0 72 388,2 50,7
1990 123 5,3 63,6 362,5 50,3
1991 136 5,4 64,8 402 57
1992 164 5,6 67,2 359 69
1993 183 5,7 68,4 363 84
1994 114 5,0 60 350 86
1995 81 4,0 48 255 19
1996 94 3,8 45,6 318 11
1997 106 3,4 40,8 289 3,7
1998 74 2,5 30 170 0
1999 55 2,2 26,4 183 0
2000 75 2,3 27,6 235 0
2001 75,4 2,3 27,6 235,6 0
2002 53,3 2,2 26,4 167,1 0
2003 53,1 2,0 24 170 0
2004 71,0 1,8 21,6 143,4 0
2005 70,6 1,4 16,8 156,8 0
Сумма 2644,9 130,3 1563,6 6748,7 762,9
Средняя 82,6 4,07 48,9 210,9 23,8
2. Средневзвешенное содержание подвижных форм
фосфора, калия и рН
Циклы обследования Р2О5, мг/кг К2О, мг/кг рН
I - 1965-1970 гг. 87,0 125,0 5,5
II - 1971-1979 гг. 97,0 133,0 5,6
III - 1980-1985 гг. 107,9 130,5 5,5
IV - 1986-1990 гг. 121,6 132,0 5,6
V - 1991-1995 гг. 136,1 137,8 5,6
VI - 1996-2000 гг. 144,0 137,4 5,6
На 01.01.2006 гг. 132,6 133,2 5,6
содержания фосфора со 144,0 до 132,6 мг/кг.
Почвы лесостепной зоны, особенно средней ее части, содержат всегда больше подвижного калия, чем фосфора. Такое распределение и соотношение содержания подвижного фосфора и калия обусловлено более высоким содержанием валового калия в почвах, с одной стороны, и трансформацией его из валовых форм в подвижные при разложении минеральной части. Несмотря на отрицательный баланс калия в земледелии республики за эти годы
его содержание, за исключением данных по состоянию 2006 г., имеет общую тенденцию повышения в диапазоне 125,0-134,7 мг/кг. Следовательно, динамика содержания подвижного калия в почвах в большей степени обусловлена изменением насыщенности пашни минеральными и органическими удобрениями.
За исследуемые годы почвенная кислотность имеет небольшие колебания (5,5-5,6), что обусловлено периодическим известкованием почв, а также фосфоритованием.
Улучшение агрохимического состояния пахотных почв под воздействием хозяйственной деятельности определило рост урожаев. Фактическая урожайность зерновых культур колеблется в широком диапазоне от 7,8 до 37,8 ц/га. В таком колебании урожаев не последнюю роль сыграли погодные условия, особенно последних лет. Вместе с тем приуроченность высоких урожаев к последним годам наблюдения подтверждает ведущую роль применения средств химизации в формировании урожаев зерновых культур. Отмеченная закономерность более четко проявляется в динамике скользящей средней урожайности при длине шагов 11 и 22 года. Такая обработка временного ряда урожайности в большей степени устраняет влияние погодных условий, что достигает максимального значения при 22-х летнем шаге.
В динамике временного ряда У5 и Ун (соответственно скользящая средняя урожайность при шагах 5 и 11 лет) имеются отклонения в росте урожайности зерновых культур, а в ряде У22 они отсутствуют, что согласуется с имеющейся в природе климатической цикличностью длиной 22 года. Разница между максимальной и минимальной урожайностью скользящей средней зерновых культур показывает ее прибавку за счет хозяйственной деятельности человека. Она наиболее достоверна во временных рядах У11 и У22 и составляет соответственно 15,9 и 17,3 ц/га. Отсюда ежегодный темп роста урожаев 0,44 и 0,48 ц/га. Эти показатели означают, что после исключения погодного фактора прирост урожайности зерновых культур обусловлен применением агрохимикатов, следствием которых стала положительная динамика содержания подвижных форм фосфора и калия. Сказанное является логическим подтверждением наличия связи между
урожайностью зерновых культур и содержанием подвижных форм фосфора и калия. Коэффициенты корреляции между Р2О5, К2О и урожайностью (Уг, У5, Уц и У22) статистически достоверны и варьируют соответственно в диапазоне 0,66-0,91 и 0,53-0,86. При этом наиболее тесная связь проявляется между показателями Р2О5 - У22, где коэффициент корреляции (г) составляет 0,91. Без устранения погодного фактора между фосфором и фактической урожайностью связь заметно слабее (г = 0,66). Связь между урожайностью зерновых культур с содержанием обменного калия аналогична (г = 0,53-73). Вместе с тем, следует отме-
тить, что фосфор является лимитирующим элементом в формировании урожаев зерновых культур в условиях промывного и периодически промывного водного режима пахотных почв в условиях лесостепной зоны.
Таким образом, обсуждаемый фактический материал подтверждает необходимость постоянного контроля за состоянием уровня плодородия земельных ресурсов, являющихся основой жизни любого государства, его оценкой и принятия решений стратегического направления по расширенному воспроизводству плодородия почв.
ЗАПАСЫ ГУМУСА И ЕГО ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ПОЧВАХ РЕСПУБЛИКИ ТУВА
В.В. Чупрова, В.Н. Жуланова
Красноярский государственный аграрный университет
Н.Г. Солдатова
Государственная станция агрохимической службы «Тувинская»
Сплошная распашка целинных земель Тувы обусловила катастрофическое проявление деградационных процессов, прежде всего дефляцию почвенного покрова. По данным В.К. Савостьянова (2003), Н.Г. Солдатовой, В.М. Соловьевой и др. (2003), дефляции подвержено 43% сельскохозяйственных, 83% - пахотных и 38% - пастбищных угодий. Это привело к нарушению сложившегося в почвах природного равновесия, в результате чего гумус утратил свои характерные свойства как в количественном, так и в качественном отношении. В рамках мониторинговых исследований нами получены современные материалы не только о содержании и запасах гумуса в пахотных почвах Тувы, но и данные о соотношении и запасах подвижной и стабильной частей гумуса. Для этого использовали результаты агрохимического обследования, проведенного станцией агрохимической службы «Тувинская» в 19982003 гг. Кроме того, в нескольких административных районах, приуроченных к конкретным межгорным котловинам, нами были заложены почвенные разрезы, из которых по генетическим горизонтам отобраны образцы. В них определяли содержание гумуса и Сгумуса по Тюрину, углерода подвижных гумусовых соединений: СН2о - методом бихроматной окисляемости, СМа0Н и в его составе СГК и СФК - в 0,1 н. МаОН-вытяжке. Запасы гумуса и подвижных гумусовых соединений на единицу площади оценили с учетом плотности сложения почвенных горизонтов.
Изученные автоморфные почвы по содержанию гумуса выстраиваются в следующий убывающий ряд: чернозем обыкновенный > чернозем южный > темнокаштановая > каштановая > светло-каштановая. Среднее содержание гумуса в пахотном слое чернозема обыкновенного равняется 4,36±0,39%, а коэффициент вариации - 31%, что по оценкам В.М. Савича (1971) свидетельствует о средней изменчивости содержания гумуса. Дисперсия, как основной показатель варьирования, также отражает пространственную динамику
гумуса. Очевидно, это связано с неодинаковой мощностью гумусово-аккумулятивного горизонта исследованных черноземов, неоднородностью поступления растительных остатков и перемешивания их при обработке почвы. Содержание гумуса в пахотном слое чернозема южного уменьшается до 3,94±0,18%. Стандартная ошибка и стандартное отклонение указывают на меньшую, чем в черноземе обыкновенном, неоднородность отдельных значений показателя в выборке данных. Коэффициент вариации соответствует средней степени варьирования. Низкое содержание гумуса при небольшой мощности гумусово-аккумулятивного горизонта в каштановых почвах обусловлено экологическими условиями почвообразования и легким гранулометрическим составом. Сокращение растительного опада и усиление процессов минерализации гумусовых веществ в связи с изменением физических свойств и гидротермических условий приводят к снижению содержания гумуса в темно-каштановых почвах до 3,42±0,10%, в каштановых - до 2,52±0,13%, в светлокаштановых - до 2,13±0,15% по сравнению с черноземами. В то же время варьирование содержания гумуса остается по-прежнему средним и высоким.
Полугидроморфные и гидроморфные почвы Тувы по содержанию гумуса образуют ряд: лугово-черноземная > лугово-каштановая > аллювиальная дерновая > аллювиальная дерновая остепненная. Повышенная гумусиро-ванность лугово-черноземных почв, наиболее распространенных в Тоджинской котловине, по сравнению с черноземами служит следствием лучшего развития растительности в условиях хорошего увлажнения. Содержание гумуса в лугово-каштановых почвах, крупные массивы которых встречаются в Турано-Уюкской котловине, снижается до 3,26±0,40%. Как абсолютное (дисперсия), так и относительное (коэффициент вариации) варьирование содержания гумуса высокое, что подчеркивает существенную неоднородность в свойствах этих почв. Главной особенностью аллювиальных почв, рас-
