CC BY
87
INFLUENCE OF TILLAGE, FERTILIZERS AND VARIETIES OF SPRING BARLEY ON BIOLOGICAL INDICATORS OF FERTILITY A.I. Titovskaya
Abstract. The largest number of crop-root residues layer 0-40 cm accrue grade Odesskij 115. Processing methods and doses of fertilizers influenced the accumulation of crop-root residues of different varieties of barley. Increasing doses of mineral fertilizers with N70P70K70 (the recommended dose) to N110P90K80 led to increasing amounts of organic residues of barley in the soil when all processing methods. The bulk of the roots in all ways the main processing was in the layer 0-20 see Increasing doses of mineral fertilizers has led to an increase in the percentage of phosphorus in root residues of the studied varieties on plowed and treated chisel cultivator plots.
Keywords: crop-root residues, tillage, minimum, subsurface soil treatment, barley, fertilizer.
СОСТОЯНИЕ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ПЛОДОРОДИЯ
А.И. Стифеев, Е.А. Иванова, Е.А. Бессонова, О.В. Никитина, Е.Н. Судженко, П.П. Черников, Е.С. Николаева
Аннотация. Приведено состояние пахотных земель Центрального Черноземья. Определены основные причины деградации почвенного покрова, связанные с эрозией почв, загрязнением их тяжелыми металлами, под-кислением и снижением основного компонента плодородия гумуса. Отмечено уменьшение площади пахотных земель в результате горнорудного производства, строительства, создания полигонов захоронения бытовых отходов. Предложены меры по стабилизации и повышению почвенного плодородия.
Ключевые слова: почва, почвенные ресурсы, пахотные земли, деградация, плодородие, гумус, эрозия, горные породы, отвалы, техногенные ландшафты, хвосто-хранилища, нарушенные земли, плодородие.
Почва - основная составляющая биосферы. Она относится к невосполнимым природным ресурсам, процесс ее естественного формирования чрезвычайно длителен и составляет несколько тысяч лет [1]. На протяжении десятка веков почва является средством сельскохозяйственного производства. По данным [2] 93% продовольствия в мире производиться с использованием почвенных ресурсов. Вместе с тем, в результате антропогенного воздействия около 2 млрд. га плодородных земель потеряно, что больше всей площади современного мирового земледелия (1,5 млрд. га).
Почвенный покров России в настоящий период оценивается в 210 млн. га. В Государственном докладе о состоянии и охране окружающей среды отмечается, что за последние 10 лет площадь эрозионно-опасных сельскохозяйственных угодий возросла на 0,4 %. В том числе пашни на 66,4%, площадь переувлажненных, засоленных, кислых соответственно на 6,6 %, 5,9%, 6,9%. В 2013 г. площадь обследованных сельскохозяйственных угодий в составе земель сельскохозяйственного назначения составила 8879,43 тыс. га, из них подвержено ветровой эрозии 11,62 тыс.га (13%), водной -1357,73 тыс. га (15%), засолено - 248,49 тыс. га(3%), переувлажнено 490,2 тыс. га (5%) [3]. За годы перестройки в агропромышленном государственном комплексе России площадь эрозионно-опасных земель возросла до 130,1 млн. га. Результаты мониторинга пахотных угодий России на 1 января 2014 года свидетельствует о том, что 34 % или 34,6 млн. га имеют высокий уровень кислотности [4].
Почвенный покров Центрального Черноземья (ЦЧ) обладает исключительной сельскохозяйственной ценностью, позволяющий тысячелетиями возделывать сельскохозяйственные культуры, обеспечивающие потребность в них, многим районам России. Вместе с тем, за последнее 40 лет черноземные и серые лесные поч-
вы, подвергаются значительным антропогенным воздействиям, связанным с высокой распаханностью территории (65%) , использованием тяжелой сельскохозяйственной техники, нарушением севооборотов, приемов и способов внесения удобрений, значительным увеличением применения пестицидов, особенно под пропашные культуры (сахарная свекла). Повсеместно отмечается декальцинация верхнего гумусового слоя почв. Количество почвенной мезофауны сократилось в 10 раз по сравнению с почвами ЦентральноЧерноземного заповедника, приостанавливаются биотические процессы, что в свою очередь приводит к снижению азотфиксирующей способности почвенного микронаселения. Почвенный покров пахотных земель ЦЧ представлен в таблице 1.
Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что почвенный покров пахотных земель представлен черноземами выщелоченными и оподзоленными, площадь которых составляет 4424 тыс. га (41,3 %),черноземами типичными - 3728 (34,8%),черноземами обыкновенными 1560 (14,6 %),черноземы южными 42 (0,4 %), серыми лесными 756,0 (7 %) и прочими почвами(1,9 %). Содержание основного компонента гумуса колеблется от 8,1 % (черноземы типичные) до 3,7 % (серые лесные почвы), что свидетельствует о высоком потенциальном плодородии почв. В связи с этим, охрана почвенных ресурсов и повышение их плодородия является актуальной проблемой современности. Состояние почвенных ресурсов в настоящее время вызывает большую тревогу и озабоченность. Ежегодно отмечается увеличение площади деградированных почв как в России, а так же в Центральном Черноземье.
Уставлено пять типов деградации почв.
Физическая, связанная с удалением плодородных частиц (водная эрозия, дефляция, планировочные работы) и переорганизацию почвенной массы (переуплотнение, обеструктурирование, стилизация, переувлажнение и др.). Наиболее негативно для почв ЦЧ влияет фи-
Таблица 1 - Площади пахотных земель ЦЧ и содержание в них гумуса, %_
Тип и подтип почв тыс. га. % Содержание гумуса, %
Черноземы выщен. и оподзолен. 4424,0 41,3 5,7
Черноземы типичные 3728,0 34,8 8,1
Черноземы обыкн. 1560,0 14,6 6,6
Черноземы южн. 42,0 0,4 5,0
Серые лесные 756,0 7,0 3,5
Прочие почвы 195,0 1,9 от 1,9 до 6,98
Итого 10705,0 100,0
Таблица 4 - Потери органического вещества в почвах Центрального Черноземья в зависимости от степени эродированности ___
Угодье, почвы Степень эродированности Общий гумус Отклонение от деленных почв, %
Целина, чернозем типичный сверхмощный среднесуг-линистый несмытая 9,24 100,0
Пашня, чернозем типичный мощный средне-суглинистый несмытый 5,65 38,9
слабосмытый 4,95 46,4
среднесмытый 4,44 51,5
зическая деградации. Так, на территории ЦЧ около 22 % пашни подвержено эрозии, таблица 2 [5,6].
Приведенные в таблице 2 данные свидетельствуют о том, что наиболее благоприятное состояние почв отмечено в Тамбовской области, где площадь эродированных и эрозионнопасных почв составляет 10 %. Наибольшие площади пахотных земель подверженных эрозии находятся в Курской (56,8 %) и Белгородской (80,6 %) областях. В среднем по ЦЧ площади таких почв составляют 40,4 % . Если для ЦЧ скорость смыва почв приближенно принять 0,5% в год, то в среднем через 15 лет все эрозионнопасные земли в Белгородской области составят 80 %, Курской- 40%.
Талица 2 - Характеристика проявления эрозионных
В настоящее время скорость прироста эродированных почв колеблется от 0,36% до 1% в год. Основной ущерб от эрозии почв заключается в снижении урожайности и качества растениеводческой продукции. Это в первую очередь связано с потерями основного компонента плодородия гумуса (таблица 3).
Таблица 3 - Потери гумусового слоя (I доп) и ее вре-
Для неэродируемой почвы он в 3 раза выше, чем для сильноэрозированной, а временный ресурс последней сокращается в 2,2 раза. При Удоп=0 и Трес=0 и данная почва должна быть переведена в другую категорию земель [6,7]. Основой для существования почвы как природного ресурса является воспроизводство в ней органического вещества. В процессе сельскохозяйственного использования в пахотных почвах ЦЧ по сравнении с целинными (Центрально-Черноземный заповедник) наблюдается снижение содержание гумуса в зависимости от степени эродированности (таблица 4).
Данные таблицы 4 свидетельствуют о том, что в процессе сельскохозяйственного использования в пахотных почвах ЦЧ по сравнению с целинными снижается содержание гумуса на 38,2-51,5% это связано, прежде всего, с тем, что в почву недостаточно поступает органического вещества (ОВ), повышенной минерализации гумуса и негумусрицированности ОВ из-за нерациональных обработок, перенасыщения севооборотов пропашными культурами, недостаточным возделыванием многолетних трав. Другие виды деградации почв представлены химической деградацией, связанной с потерей почв биофильных макро- и микроэлементов. В почвах происходит накопление в избыточных количествах легко - и труднорастворимых солей, аккумуляции тяжелых металлов, радионуклидов и синтетических соединений органической природы. Особенно большое накопление металлов наблюдается в ареале крупных промышленных предприятий (например, открытие разработки железной руды на территории КМА) и возле автомобильных трасс. Так, превышение ПДК по кадмию и меди распространяется до 7 км от карьера и хвостохранилища Михайловского ГОКА [8,9]. Внесение больших доз минеральных удобрений в агроценозы привело к тому, что 69% почв Курской области имеют кислую реакцию. Химическая деградация снижает поступление в растение воды, питательных веществ, погибает полезная микрофлора, ряд ионов и соединений оказывает токсичные действия на продуктивность и качества сельскохозяйственной продукции. Установлено, что в районе воздействия предприятий железорудных месторождений урожайность агроценозов снижается до 30 % [10].
Физико-химическая деградация, приводит к ухудшению качества почвенной среды, изменению подвижности элементов питания, снижению почвы противостоять внешним воздействиям, усилению дисперсности органической и минеральной части почвы, повышению минерализации гумуса. Биологическая деградация связана с обеднением почв органическим веществам (де-гумификация), снижением биологической активности численности и видового разнообразия почвенной мик-робиоты, накоплением фитотоксичных веществ органической природы. В этих условиях погибает индикатор почвенного плодородия Azotobacter. В большей степени биологическая деградация развивается в результате несоответствия почвенной среды и одностороннего воздействия на нее сообщества культурных растений.
В условиях возделывания монокультур повсеместно отмечается токсикоз почв, что приводит к снижению плодородия почв, продуктивности и качества сельскохозяйственной продукции.
процессов
в почвах Центрального Черноземья
Доля площади обрабатываемых
Интенсивность смыва земель
Области Эрози-онно-опасных Эродирован-ных Эродированных и эрозионно-опасных
т/га год % % %
Воронеж- 2,7 16,4 17,6 34,0
ская
Липецкая 3,1 22,2 12,3 34,5
Курская 4,5 34,2 22,6 56,8
Белгород- 5,1 40,0 40,6 80,6
ская
Тамбов- 1,1 2,7 7,3 10,0
ская
В ЦЧ 3,1 2,3 19,1 40,4
менный ресурс (Т рес.) для Центрального Черноземья
Степень эроди- Потер и Тип почвы (I доп), Т
рованности поч- гумусового мм/год лет
вы слоя от Чернозем Серые
эталона, % лесные
Неэродированная 0-5 0,54 0,41 1041
Слабая 5-25 0,43 0,32 988
Средняя 25-50 0,29 0,21 840
Сильная 50-75 0,14 0,11 467
Очень сильная 75-100 0 0 0
Гидрологическая деградация проявляется в условиях избыточного увлажнения почвенного покрова, расположенного вокруг крупных искусственных водоемов (Копенское, Старооскольское, Курчатовское и Курское), что приводит к поднятию уровня грунтовых вод, изменению органической и минеральной части почв в результате анаэробных процессов, связанных со снижениями почвенного кислорода. Все типы деградации связаны между собой в результате их суммации негативного влияния на состояние почв. Особую тревогу вызывает увеличение площади почв, изымаемых для нужд промышленности, строительства, добычи полезных ископаемых, созданием водохранилищ животноводческих комплексов, складированием отходов производства и быта. В настоящие время для этих нужд в условиях ЦЧ изъято около 100тыс. га или 10% от таковых Российской Федерации (1милн. га). Только в условиях двух областей (Курской и Белгородской) изъято для нужд железорудной промышленности более 30 тыс. га, изымаемые почвы относятся к нарушенным землям, где разрушаются тысячелетиями созданные экосистемы, на смену которым приходят техногенные ландшафты, образованные отвалами горных пород, отходами обогащения железной руды (хвостохрапнилища). Добыча железной руды ведется открытым способом с использованием взрывчатки, что приводит к выбросам в окружающую среду около 55 химических элементов, 9 из них относятся к элементам первого и второго класса опасности [9].
Техногенные ландшафты (210тыс.га) в Курской области занимают площадь в Курской области около 10 (тыс.га) они не устойчивы и достигают высоты 60-70 м. Их поверхность длительное время не зарастает естественной растительностью ,что приводит к дефляционным процессам. В результате запыляются устьица растений, снижается КПД фотосинтеза, пылевые частицы попадают в органы дыхания животным и человека, что приводит к увеличению заболеваний жителей промышленных городов (Железногорска, Старого Оскола, Губкина) и сельского населения, проживающего в зоне воздействия железорудных предприятий [11].
В условиях Центрального Черноземья отмечается рост кислотности почв, площади пахотных земель с кислой реакцией среды превысила 50%. Для решения этой проблемы необходимо использовать химическую мелиорацию земель, с использованием извести, мела, дефеката, запасы которых позволяют быстрое решение проблемы. В условиях отсутствия необходимого количества специальной техники, материальных средств в условиях Курской области мелиорация проводится ежегодно на площади 8 тыс. га.
Значительная роль в предотвращении эрозии почв отводится лесомелиорации. В настоящий период площадь лесных полос составляет около 60 тыс. га, состояние которых следует признать неудовлетворительным в результате браконьерства, фитосанитарного состояния, возрастной гибели. Рубки ухода и санитарные рубки не проводятся, в результате теряется их мелиоративное значение. В настоящее время созрела необходимость создания новых полезащитных насаждений.
Для улучшения сложившейся ситуации по стабилизации и улучшению плодородия почв необходимо проведение регионально экологического мониторинга земель, что позволит установить очаги неблагополучного состояния почв, выявить прогрессирующую деградацию, землевладельцам представить компенсацию за перевод земель в другую категорию.
Федеральная целевая программа «Сохранение и восстановление плодородия почв и земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния России на 2006-2010 годы и на период до 2013 года» не решила проблемы сохранения плодородия почв. По моему мнению, необходимо выделение средств непосредственно сельхозпроизводителю, через заключение контрактов, направленных на реабилитацию сельскохозяйственных земель между государственными органами и сельскохозяйственными организациями всех уровней.
Из приведенных выше данных следует, что наибольший ущерб почвенным ресурсам приносит эрозия, которая интенсивно влияет на деградационные процессы почвенного покрова. Усиление деградации связано с потерями основного компонента плодородия почв -гумуса, биофильных элементов, почвенной микробио-ты. Эрозионные процессы связаны с нарушением подготовки почв к посеву, научно обоснованных систем севооборотов, сокращению лесомелиоративных работ. Так, в настоящее время для землевладельцев главной целью является получение максимальной прибыли, что связано с возделыванием наиболее требовательных на рынке культур озимые, ячмень, сахарная свёкла, подсолнечник под которые вносят большие дозы минеральных удобрений до 1т/га, при этом отмечается под-кисление почв. Нарушение плодосмена приводит к увеличению посевных культур под монокультурами, что в свою очередь ухудшает фитосанитарное состояние посевов. Эта проблема решается применением большого количества пестицидов. Их применение приводит к гибели полезной микрофлоры (Rhizobium Azotobacter) и загрязнению почв тяжелыми металлами (ТМ). Увеличение площади кислых почв, уменьшение количества ТМ в почве, стабилизации микроорганизмов, повышение почвенного плодородия необходим постепенный переход на биологическое земледелие. Для этого в структуре севооборотов необходимо включить посевы многолетних трав, использование биологических препаратов, повышающих плодородие почв и получение биологически чистой продукции.
Нарушенные земли подлежат восстановлению путем биологической рекультивации земель с использованием лесомелиорации. Проведенные нами исследования показали, что такая технология придаст устойчивость техногенным ландшафтам, снизит запыление атмосферного воздуха, увеличит поступление кислорода в окружающую среду.
Список использованных источников
1 Орлов Д.С. Химия почв: учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГУ, 1992. - 400 с.
2 Почвы в биосфере и жизни человека: монография / Г.В. Добровольский, Г.С. Куст, Е.А Бессонова и др. М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2012.-584 с.
3 Государственный доклад « О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2013 г.» Электронный ресурс, режим доступа: https://www/mnr/gov./ru/upload/iЫock/6с7/gosdocladeco.pdf,сво бодный.
4 Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ФГНУ «Росинформагротех»,2014. -176 с.
5 Экология Центрального Черноземья: учеб. пособие / Д.В. Муха, А.И Стифеев, В.П. Герасименко и др. - Курск, Изд-во Курской ГСХА, 2001. - 203 с.
6 Черкасов Г.Н., Масютенко Н.П., Чуян О.Г. Проблемы почвенных ресурсов Центрального Черноземья // Актуальные проблемы почвоведения, экологии и земледелия
(материалы научно-практической конференции курского отделения межрегиональной практической конференции Курского отделения межрегиональной общественной организации «Общество почвоведов имени В.В Докучаева», г. Курск, декабрь 2010 г.). - Курск: ГНУ ВМИИЗ и ЗПЭ РАСХН, 2010. - С. 3-7.
7 Каштанов А.Н., Шишов Л.Л., Кузнецов М.С. Развитие исследования по эрозии и охране почв // Сб. докл.конф. «Экологическая оптимизация земледелия», 14-16 сентября 2014 г. Курск, 2014. - С.11-20.
8 Кемов К.Н., Стифеев А.И., Степанов Г.И. Реабилитация земель, загрязненных тяжелыми металлами в зоне функционирования Михайловского ГОКа // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. -2012. - №3. - С.72-74.
9 Левин С.В., Гузеев В.С., Асеева И.В. Тяжелые металлы как фактор антропогенного воздействия на почвенную микробиоту // Микроорганизмы и охрана почв. -М.: МГУ, 1989. - С. 5-46.
10 Харланова Е.Н., Заломихин Е.Н. Проблемы экологии города Старый Оскол // Экология окружающей среды и здоровья населения Центрального Черноземья: материалы научно-практической конференции: в 2-х частях. Часть 2. -Курск: КГМУ, 2005.- С. 174-176.
11 Стифеев А.И., Бессонова Е.А., Биологическая рекультивация нарушенных земель Центрального Черноземья основной путь создания устойчиво техногенных ландшафтов Курской Магнитной Аномалии/ Биологическая рекультивация
и мониторинг нарушенных земель: материалы Международ. науч.конф., Екатеринбург,4-8 июня 2007 г. - Екатеринбург: Изд-во Урал.ун-та, 2007. - С. 588-596.
Информация об авторах Стифеев Анатолий Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры экологии, садоводства и защиты растений, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, тел. +7 (4712)53-15-00, e-mail: [email protected]
Иванова Екатерина Андреевна, кандидат биологических наук ФГБНУ, Всероссийский научно-исследовательский институт микробиологии, тел. +79052597172
Бессонова Елена Анатольевна, доктор экономических наук, заведующий кафедрой бухгалтерского учета, анализа и аудита ФГБОУ ВПО «Юго-Западный Государственный университет, тел. +7(4712) 58-71-06.
Никитина Оксана Владимировна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель кафедры экологии, садоводства и защиты растений, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, тел.+7 (4712)53-15-00, e-mail: [email protected]
Судженко Екатерина Николаевна, аспирант ФГБОУ ВО Курская ГСХА.
Черников Павел Петрович, аспирант ФГБОУ ВО Курская ГСХА.
Николаева Екатерина Сергеевна, аспирант ФГБОУ ВО Курская ГСХА.
STATE OF THE SOIL OF THE CENTRAL BLACK EARTH AND THE MAIN WAYS OF INCREASING THEIR FERTILITY A.I. Stifeev, E.A. Ivanovа, E.A Bessonova, O.V. Nikitina, E.N. Sudzhenko, P.P. Chernikov, E.S. Nikolaevа
Annotation. Powered by state of the arable land of the Central Black Earth region. The main causes of soil degradation associated with soil erosion, pollution of heavy metals, acidification and decrease the basic component of fertility humus. It was noted a decrease in arable land due to mining production, construction, creation of landfills of household waste. The measures to stabilize and improve soil fertility.
Keywords: soil, soil resources, arable land degradation, fertility, humus, erosion, rocks, shoes, man-made landscapes, tailings, disturbed land, fertility.
