CC BY
40
УДК 633.1
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ ПАХОТНЫХ ПОЧВ ФЕДОРОВСКОГО РАЙОНА КОСТАНАЙСКОЙ ОБЛАСТИ
АЛМАНОВА Ж.С.,
PhD, заведующий кафедрой почвоведения и агрохимии, Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина, г. Нур-Султан, пр-т. Женис 62, Республика Казахстан, e-mail: almanova44@mail.ru.
КЕНЖЕГУЛОВА СО.,
кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель, Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина, г. Нур-Султан, пр-т. Женис 62, Республика Казахстан, e-mail: saya_keng@mail.ru.
КАЛАКОВА М.Е.,
главный менеджер Департамента науки, Казахский агротехнический университет имени С.Сейфуллина, г. Нур-Султан, пр-т. Женис 62, Республика Казахстан, e-mail kalakova-maral@mail.ru.
Реферат. В статье рассмотрены вопросы состояния плодородия пахотных почв с использованием элементов мониторинга земель сельскохозяйственного назначения и приведены морфологические описания исследуемых почв Федоровского района Костанайской области и их результаты изучения агрохимических характеристик, знания о которых необходимо учитывать при их использовании в различных ландшафтно-экологических условиях. Изучаемые почвы района характеризуются следующими морфологическими показателями: мощность гумусового слоя (А+В1) 43-59 см, вскипание наблюдается на глубине 28-36 см, отличаются роды карбонатные, где вскипание от соляной кислоты происходит с поверхности почвы. Верхний гумусовый горизонт имеет темно-серый цвет, комковатую, зернисто-комковатую структуру мощностью 25-27 см. Нижележащем горизонте В1 наблюдается неравномерная окраска, которая связана с биоклиматическими условиями. Установлено, что на территории Федоровского района Костанайской области содержание основных показателей варьирует от очень низкого до среднего содержания. Приемами необходимыми для повышения плодородия почв является выравнивание пестроты почвенного покрова за счет доведения содержания питательных элементов до оптимального уровня в почве, проведение мелиоративных мероприятий на солонцовых почвах и включения в структуру севооборота кормовые культуры.
Ключевые слова: плодородие, чернозем, мониторинг, почвы, гумус, свойства почвы, агрохимическая характеристика почв.
CURRENT STATE OF SOIL FERTILITY OF AGRICULTURAL SOILS OF FEDOROVSKY DISTRICT, KOSTANAY REGION
ALMANOVA Zh.S.,
PhD, Head of the Department of Soil Science and Agrochemistry, S. Seifullin Kazakh Agrotechnical University, Nur-Sultan, Zhenis Ave., 62, The Republic of Kazakhstan, e-mail: almanova44@mail.ru.
KENZHEGULOVA SO.,
Candidate of Agricultural Sciences, Senior Lecturer, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University, Nur-Sultan, Zhenis Ave., 62, The Republic of Kazakhstan, e-mail: saya_keng@mail.ru.
KALAKOVA M.E.,
chief manager of the Department of Science, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University, 010011, Nur-Sultan, Zhenis Ave., 62, The Republic of Kazakhstan, e-mail kalakova-maral@mail.ru.
Essay. The article deals with the issues of fertility of arable soils using elements of monitoring of agricultural lands and provides morphological descriptions of the studied soils of the Fedorovsky district of Kostanay region and their results of studying agrochemical characteristics, knowledge of which must be taken into account when using them in various landscape and environmental conditions. The studied soils of the district are characterized by the following morphological indicators: the thickness of the humus layer (A + B1) is 43-59 cm, boiling is observed at a depth of 28-36 cm, carbonate genera differ, where boiling from hydrochloric acid occurs from the soil surface. The upper humus horizon has a dark gray color, a lumpy, granular-lumpy structure with a thickness of 25-27 cm. Uneven coloration is observed in the underlying horizon B1, which is associated with bioclimatic conditions. It is established that in the territory of the Fedorovsky district of Kostanay region, the content of the main indicators varies from very low to medium content. The techniques necessary to increase soil fertility are leveling the diversity of the soil cover by bringing the content of nutrients to an optimal level in the soil, carrying out reclamation measures on saline soils and including fodder crops in the structure of crop rotation.
Keywords: fertility, chernozem, monitoring, soils, humus, soil properties, agrochemical characteristics of soils.
Введение. Сильно возросший за последнее столетие антропогенный пресс на почвенный покров, агроландшафт и биосферу в целом, в значительной мере подорвал нормальные условия для их устойчивого функционирования. Он спровоцировал целый ряд региональных и глобальных кризисов природопользования. Одними из наиболее опасных являются региональные агроэкологические проблемы массовой деградации земель, качественного ухудшения их экологического состояния и функциональных возможностей. В ряде случаев они уже достигли уровня антропогенного опустынивания или резкого сужения почвен-но-агроландшафтной базы устойчивого функционирования и развития местных сообществ и целых сельскохозяйственных регионов.
Гораздо чаще антропогенные (агрогенные, техногенные) изменения почв приводят к частичному ограничению их функционального качества и агроэкологического состояния. Эти проблемы, как правило, привлекают гораздо меньше внимания со стороны населения, административных и законодательных органов власти. Однако, с учетом масштаба своего распространения и временных темпов развития, они несут не меньшую опасность для общества, чем уже свершившиеся случаи регионального и локального опустынивания.
Ценность земли как ресурса заключается в том, что она может выступать как средство производства и как объект отраслевого законодательства, как основа жизни и деятельности населения, которая проживает на этой территории. Продуктивность почвы определяется её плодородием. Мировой и отечественный опыт свидетельствует, что высокая и устойчивая продуктивность земледелия возможна лишь при комплексном учете всех агрохи-
мических и экологических факторов, необходимых для нормального роста и развития растении, формирования урожая и его качества, недопущения деградации земель [1-3].
Для осуществления контроля за состоянием плодородия почв необходимо проводить мониторинг пахотных земель по содержанию гумуса и основных элементов питания, тяжелых металлов и радионуклидов [4].
Агроэкологическая оценка земель позволяет определить пространственное разнообразие агроэкологических условий, введения производств, производственных проблем и урожайности в районе одного участка. Проведение агроэкологической оценки земель позволит решить задачи по ресурсам и лимитирующим факторам плодородия почв, развития деградационных процессов, формирования природоохранной инфраструктуры агроланд-шафта; для уточнения специализации хозяйства и схем размещения севооборотов на основе комплексного анализа природно-хозяйственных ресурсов и эффективности их использования. Возможность применения технологии дифференцированного внесения удобрений, которая может оказаться более эффективной с экологической и экономической стороны [5-7].
Почвенный покров Костанайской области обусловлен постепенным изменением биоклиматических факторов с севера на юг по широтной зональности.
Целью исследований - оценка состояния почвенного плодородия пахотных почв Кос-танайской области Федоровского района.
Объект и методы исследований. В ходе полевого почвенного обследования были заложены почвенные разрезы глубиной до 1,2 м и прикопки по ключевым уточняющим точкам
необходимых для оценки сельскохозяйственных угодий в Федоровском районе Костанай-ской области. Во всех основных почвенных разрезах было детально описаны морфологические признаки генетических горизонтов по существующим методикам [8, 9].
С помощью GPS-приемников были привязаны на местности все точки почвенных разрезов и скважин.
Из части разрезов отбирались пробы по почвенным горизонтам, в которых определили: содержание подвижного фосфора, обменного калия, нитратного азота, рН, содержание обменного натрия и другие показатели в соответствии с общепринятыми в агрохимии методами.
Результаты исследований. В результате исследований было проведено почвенно-морфологическое обследование в полевых условиях и лабораторных. Ниже представлено краткое описание двух разрезов обследуемых почв по морфологическому описанию.
Разрез №1 заложен на водораздельной поверхности слабоволнистой равнины Федоровского района Костанайской области. Угодье -пашня. Растительность - стерня пшеницы прошлого года.
Чернозем обыкновенный обычный сред-немощный среднегумусный на желто-буром суглинке.
Профиль черноземов обыкновенных характеризуется следующим набором горизонтов: А1 - В1 - В2 - ВС - С. Верхний горизонт А1 мощностью 0-26 см отличается темно-серым цветом, пылевато-комковатой структурой и слабой уплотненностью. Нижележащий горизонт В1имеет неоднородную окраску се-
рый с бурым оттенком, комковатую структуру мощностью 29 см, где с 45 см глубины разреза видны пятна карбонатов. Вскипание наблюдается с 28 см глубины профиля почвы. Мощность гумусового слоя почвы (А1+В1) составляет 55 см, что подтверждает о средней мощности изучаемой почвы. Нижние горизонты профиля отличаются плотностью и увлажнением, цвет меняется от буровато-серого (В2) до желто-бурого (С).
Гранулометрический состав описываемого чернозема обыкновенного - тяжелосуглинистый, по профилю почвы наблюдается равномерная дифференциация механических элементов.
Черноземы обыкновенные карбонатные залегают на выровненных участках плато. В отличие от нормальных родов данные почвы вскипают от соляной кислоты с поверхности. Карбонатность этих почв связана с особенностями почвообразующей породы, а также залеганием на наиболее повышенных элементах рельефа - равнинных плато.
Разрез №2 заложен на слабоволнистой равнине на пашне.
Лугово-черноземная среднемощная сред-негумусная тяжелосуглинистая почва.
Изучаемая почва характеризуется следующими признаками: мощность гумусового слоя (0-44 см); вскипание от соляной кислоты с 36 см глубины почвы; гранулометрический состав - тяжелосуглинистый, переходящий в горизонте ВС на легкую глину; структура почвы поверхностного горизонта пылевато-комковатая, далее глубже комковатая и комковато-глыбистая.
Таблица 1 - Морфологическое описание чернозема обыкновенного среднемощного
А 0-26 см Темно-серый, свежий, слабо уплотнен, пылевато-комковатый, бескарбонатный, тяжелосуглинистый, пористый, мало корней травянистых растений, переход ясный по цвету.
В1 26-55 см Серый с бурым оттенком, свежий, слабо уплотненный, комковатый, с 28 см вскипание от 10% соляной кислоты, размытые пятна карбонатов с 45 см, тяжелосуглинистый, пористый, редкие корни травянистых растений, переход постепенный.
В2 55-87 см Буровато-серый, влажный, плотный, комковатый, карбонатный, тяжелосуглинистый, тонкопористый, единичные корни травянистых растений, переход постепенный
ВС 87-105 см Серо-бурый, влажный, крупнокомковатый, карбонатный, тяжелосуглинистый, тонкопористый, единичные корни травянистых растений, переход постепенный.
С 105-130 см Желто-бурый, тяжелосуглинистый, влажный, комковато-глыбистая структура.
Таблица 2 - Морфологическое описание профиля лугово-черноземной почвы
Ап 0-26 см Темно-серый, пылевато-комковатой структуры, тяжелосуглинистый, свежий, слабо уплотненный, тонкопористый, мало корней травянистых растений, не вскипает, переход ясный по цвету.
В1 26-44 см Буровато-серый, комковатый, тяжелосуглинистый, свежий, слабо уплотнен, тонкопористый, редкие корни травянистых растений, вскипает от соляной кислоты с 36 см, переход в следующий горизонт постепенный.
В2 44-66 см Серовато-бурый, комковатый, тяжелосуглинистый, свежий, слабо уплотненный, тонкопористый, единичные корни травянистых растений, вскипает от HCl, переход в следующий горизонт - постепенный.
ВС 66-85 см Бурый, комковатый, легкоглинистый, влажный, плотный, вскипает от HCl, единичные корни травянистых растений, переход в следующий горизонт - постепенный.
Таблица 3 - Агрохимическая и физико-химическая характеристика почв степной зоны Фе-доррвского района Костанайской области __
№ Горизонт и глубина взя- Гумус, % N- NO3, мг/кг Подвижные формы, мг/кг почвы рН Поглощенные основания, мг/экв на 100 гр. почвы Поглощенные основания в % от суммы
тия образцов, см P2O5 К2О
Ca2+ Mg2+ Na+ Сумма Ca2+ Mg2+ Na+
Чернозем обыкновенный обычный среднемощный, Федоровский район, Костанайской области
1 А 0-26 4,89 15,4 23,3 604 6,8 37,4 1,3 0,39 39,09 95,68 3,32 1,0
В1 26-55 4,79 6,5 24,1 703 6,8 31,2 2,5 0,27 33,97 91,85 7,36 0,79
В2 55-87 3,33 8,4 17,5 643 7,2 28,8 5,2 0,13 34,13 84,38 15,24 0,38
ВС 87-105 1,17 2,1 18,4 456 7,3 24,10 7,5 0,37 31,97 75,38 23,46 1,16
Чернозем обыкновенный карбонатный среднемощный, Федоровский район, Костанайской области
2 А 0-25 4,67 7,8 20,5 670 7,3 34,70 6,0 0,51 41,21 84,20 14,56 1,24
В1 25-59 3,92 6,4 17,4 546 7,5 32,45 7,15 0,25 39,85 81,43 17,94 0,62
В2 59-90 2,32 6,1 21,3 593 7,5 20,05 8,8 0,29 29,14 68,80 30,20 1,0
ВС 90-110 1,28 2,4 21,2 365 8,0 17,68 8,5 0,50 26,68 66,27 31,86 1,87
Солонец черноземный глубокий, Федоровский район, Костанайской области
9 А 0-27 3,25 6,8 8,1 600 7,4 15,43 3,63 0.24 19,30 79,95 18,81 1,24
В1 27-43 2,26 7,5 2,5 360 7,5 14,34 5,34 3,20 22,88 62,68 23,34 14,00
В243-62 1,40 2,3 3,4 455 7,7 7,78 3,85 1,37 13,0 59,85 29,62 10,54
ВС 62-82 0,37 2,6 2,3 450 7,9 7,10 4,14 1,06 12,3 57,72 33,66 8,62
Лугово-черноземная среднемощная, Федоровский район, Костанайской области
10 А 0-26 4,60 8,2 4,8 203 7,0 25,43 5,14 0,27 30,84 82,46 16,67 0,87
В1 26-44 3,65 6,3 3,2 206 7,2 23,24 7,24 0,65 31,13 74,65 23,26 2,09
В2 44-66 3,30 2,3 3,4 367 7,5 30,46 5,65 1,01 37,12 82,06 15,22 2,72
ВС 66-85 1,50 3,9 4,6 430 8,0
По полученным аналитическим данным изучаемые почвы по содержанию гумуса в верхнем горизонте относятся средне- и малогу-мусным (3,25-4,89%) и довольно равномерно распределен по профилю. По запасам подвижных питательных веществ в почвах показывают очень низкое. Сумма поглощенных оснований
почв Костанайской области для этой территории колеблется от 19,30 до 41,21 мг-экв на 100 г почвы. В обследуемых почвах наблюдается постепенное их снижение. Поглощенные основания представлены главным образом кальцием (70 % и более) в верхних горизонтах почвы, в
меньшей степени магнием (33% и менее) и натрием (до 14%).
Чернозем обыкновенный обычный средне-мощный Федоровского района Костанайской области отличается высоким содержанием гумуса в верхнем гумусово-аккумулятивном горизонте (4,89%) по сравнению с другими изучаемыми почвами данного района. По профилю почвы в нижележащих горизонтах данный показатель постепенно снижается, в горизонте В1 - 4,79%, В2 - 3,33% и ВС - 1,17% (таблица 3).
Данные агрохимических анализов чернозема обыкновенного обычного среднемощного свидетельствует о высоком содержании нитратного азота в верхнем горизонте А - более 15 мг/кг. В горизонте В1 содержание нитратного азота низкое - 6,5 мг/кг. По профилю почвы, в горизонте В2 увеличивается его содержание и составляет 8.4 мг/кг. Наименьшее количество нитратного азота в переходном горизонте ВС и составило всего лишь 2,1 мг/кг. Чернозем обыкновенный обычный среднемощный характеризуется низким уровнем содержания подвижного фосфора -23,3 мг/кг в горизонте А, в горизонте В1 отмечается небольшое его увеличение до 24,1 мг/кг. При продвижении вниз по профилю почвы содержание подвижного фосфора уменьшается, но находится в одной градации, т.е. почва имеет низкую обеспеченность подвижным фосфором.
Результаты агрохимического анализа показали, что чернозем обыкновенный обычный среднемощный имеет очень высокое содержание обменного калия, которое превышает 400 мг/кг - 450 мг/кг.
Сумма поглощенных оснований в перегной-но-аккумулятивном горизонте составляет 39,09 мг/экв на 100 г почвы. В составе поглощенных оснований чернозема обыкновенного доминирующее положение занимает поглощенный кальций, где количество его в гумусовом слое почвы 95,68-91,85% от суммы поглощенных оснований, в нижележащих горизонтах его содержание постепенно уменьшается, за счет увеличения поглощенного магния. Количество натрия низкое, в пределах 1 % по всему профилю. Реакция почвенного раствора верхних горизонтов близка к нейтральной (рН 6,8), нижних -слабощелочная (рН 7,2-7,3).
Данные физико-химических свойств лугово-черноземной почвы (разрез № 10) Федоровского района показывают, что изучаемая почва по содержанию гумуса относится к среднегумусиро-ванным почвам (4,60%). В поглощенном комплексе верхнего горизонта почвы обнаруживается 30,84 мг/экв на 100 почвы сумма поглощенных оснований, и преобладание поглощен-
ного кальция, количество которого достигает 82,46%. По профилю почвы доля катионов натрия также низка в пределах 0,87-2,72%. Данная почва характеризуется нейтральной реакцией среды в верхнем гумусовом горизонте, но по профилю наблюдается изменение от слабощелочного до щелочного в горизонте ВС.
Солонец черноземный глубокий (разрез №9) отличается от остальных ранее описываемых почв Федоровского района малым содержанием гумуса (3,25%), по оценке гумусного состояния, данная почва относится к малогумусным. В разрезе почвы количество гумуса в нижние горизонты убывает постепенно и уже в горизонте ВС обнаруживается ничтожное количество органического вещества. Главным признаком характеризующий солонцы является наличие большого количества поглощенного натрия в солонцовом горизонте профиля почвы В1. В составе ППК изучаемой почвы доля натрия в горизонтах В1 - 14,00%, В2 - 10,54% и ВС -8,62%. Реакция почвенного раствора по профилю почвы - слабощелочная и щелочная. По морфологическим свойствам данные почвы имеют уплатненный солонцовый горизонт, структуру ореховато-глыбистую, что свидетельствует о наличие в ППК натрия.
По результатом исследований можно сказать, что содержание гумуса на пахотных почвах низкое на солонце и среднее на черноземе обыкновенном в верхних горизонтах. По почвенному профилю содержание гумуса, соответственно, снижается. Низкое содержание гумуса связано с ежегодной вспашкой почв и с потерей биологической массы с таварной частью урожая. Также, за счет ветров, развита в изучаемом районе ветровая эрозия, что приводит к потери гумуса.
Низкое содержание подвижного фосфора и нитратного азота связано с тем, что на большей территории земель района не вносятся минеральные удобрения. Снижение питательных веществ приводит к низкой продуктивности сельскохозяйственных культур. Необходимо доводить содержание азота и фосфора до оптимального содержания в почве для различных культур, что позволит выровнять пестроту почвенного покрова и улучшить плодородие почв.
Солонцовые комплексы на черноземе обыкновенном характеризуются более худшими физическими, морфологическими и химическими свойствами, что говорит об их потенциальном низком плодородии. Но плодородие солонцовых земель можно регулировать кормовыми севооборотами и, в зависимости, от содержания
натрия, применять мелиоративные мероприятия и необходимые для солонцов агротехнические.
Вывод. Исследования показали, что на территории Федоровского района содержание основных показателей варьирует от очень низкого до среднего содержания, что свидетельствует о низком плодородие пахотных почв и низкой продуктивности сельскохозяйственных культур.
Необходимами приемами повышения плодородия почв на исследуемых землях является выравнивание пестроты почвенного покрова за счет доведения содержания питательных элементов до оптимального уровня в почве, проведение на солонцовых землях мелиоративных приемов и включения в севооборот кормовых культур.
Список использованных источников
1. Красницкий В.М., Шмидт А.Г. Элементы мониторинга для оценки плодородия пахотных земель // Почвоведение и агрохимия. - 2019. - №3. - С. 88-96.
2. Estrada-Herrera, IR, Hidalgo-Moreno, C, Guzman-Plazola, R, Suarez, JJA, Navarro-Garza, H, Etchevers-Barra, JD. Soilquality indicators to evaluate soil fertility // Agrociencia. - 2017. - Том 51. -Вып. 8. - С. 813-831.
3. Chaudhari S.K., Biswas P.P., Kapil H. Soil Health and Fertility // Soils of India. - 2020. - С.215-231.
4. Хусайнов А.Т. Состояние плодородия черноземных и каштановых почв Северного Казахстана: монография. - Кокшетау, 2016. - 126 с.
5. Кирюшин В.И. Методика разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия и технологий возделывания сельскохозяйственных культур. - М., 1995. - 81 с.
6. Дубачинская Н.Н. Роль агроэкологической оценки земель в адаптивноландшафтных системах земледелия сухостепной зоны Казахстанской провинции // «Агрономия и лесное хозяйство»: Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2009. - № 4. - С. 232.
7. Кененбаев С.Б. Агроэкологические основы систем земледелия Казахстана // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. - 2005. - № 11. - С. 29-32.
8. Полевой определитель почв / под ред. Н.И. Полупана. и др. - К.: Урожай, 1981. - 320 с.
9. Розанов Б.Г. Морфология почв: учеб. для студ. вузов по спец. Почвоведение. - М.: Академический Проект, 2004. - 431 с.
Spisok ispoFzovanny'x istochnikov
1. Krasniczkij V.M., Shmidt A.G. E"lementy" monitoringa dlya ocenki plodorodiya paxotny"x zemel" // Pochvovedenie i agroximiya. - 2019. - №3. - S. 88-96.
2. Estrada-Herrera, IR, Hidalgo-Moreno, C, Guzman-Plazola, R, Suarez, JJA, Navarro-Garza, H, Etchevers-Barra, JD. Soilquality indicators to evaluate soil fertility // Agrociencia. - 2017. - Tom 51. -Vy"p. 8. - S. 813-831.
3. Chaudhari S.K., Biswas P.P., Kapil H. Soil Health and Fertility // Soils of India. - 2020. - S.215-231.
4. Xusajnov A.T. Sostoyanie plodorodiya chernozemny"x i kashtanovy"x pochv Severnogo Kazaxstana: monografiya. - Kokshetau, 2016. - 126 s.
5. Kiryushin V.I. Metodika razrabotki adaptivno-landshaftny"x sistem zemledeliya i texnologij vozdely"vaniya sel"skoxozyajstvenny"x kul"tur. - M., 1995. - 81 s.
6. Dubachinskaya N.N. Rol" agroekologicheskoj ocenki zemel" v adaptivnolandshaftny"x sistemax zemledeliya suxostepnoj zony' Kazaxstanskoj provincii // «Agronomiya i lesnoe xozyajstvo»: Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - Orenburg, 2009. - № 4. - S. 232.
7. Kenenbaev S.B. Agroekologicheskie osnovy" sistem zemledeliya Kazaxstana // Vestnik sefskoxozyajstvennoj nauki Kazaxstana. - 2005. - № 11. - S. 29-32.
8. Polevoj opredelitel" pochv / pod red. N.I. Polupana. i dr. - K.: Urozhaj, 1981. - 320 s.
9. Rozanov B.G. Morfologiya pochv: ucheb. dlya stud. vuzov po specz. Pochvovedenie. - M.: Akademicheskij Proekt, 2004. - 431 s.
