CC BY
10
УДК 631.92:631.42 (470.63)
ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АГРОЧЕРНОЗЕМОВ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ В ЛАНДШАФТНОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ НА СОСТОЯНИЕ ЭДАФИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
С.Н. Шкабарда, аспирантка (научный руководитель - Е.И. Годунова, д.с.-х.н.)
Ставропольский НИИ сельского хозяйства, e-mail: [email protected]
Представлены результаты исследований по изучению степени изменения основных агрохимических показателей плодородия черноземных почв в зависимости от интенсивности их использования в ландшафтном земледелии на примере экспериментального полигона «Агроландшафт» Ставропольского НИИСХ.
Ключевые слова: агроландшафт, таксон, минеральные удобрения, реакция среды, гумус, подвижный фосфор, обменный калий.
INFLUENCE OF AGROCHERNOZEM USE INTENSITY IN LANDSCAPE AGRICULTURE ON EDAFIC FACTORS IN STAVROPOL REGION S.N. Shkabarda
The results of studies by examining the changes in the main agrochemical parameters of chernozem fertility depending on the intensity of their use in agriculture, landscaping on the example of an experimental test site «Agrolandscape» of Stavropol agricultural scientific research institute.
Keywords: agrolandscape, taxon, mineral fertilizer, the reaction medium, humus, mobile phosphorus, exchangeable potassium.
Для предотвращения или смягчения неблагоприятных последствий антропогенной нагрузки и ведения земледелия на адаптивно-ландшафтной основе необходимо установление экологически безопасных рубежей агровоздействия на почву в каждом структурном элементе агроландшафта. Отечественной и мировой наукой накоплен обширный материал по проблеме влияния антропогенной деятельности на состояние почв и их плодородие [1, 2]. Однако нет достаточных сведений о последствиях влияния интенсификации сельскохозяйственного использования почв на состояние эдафических факторов в агроландшафтах юга России.
Цель настоящей работы заключается в изучении степени изменения реакции среды, гумусного состояния, калийного и фосфатного режимов почв под влиянием систематического применения различных доз полного минерального удобрения в структурных единицах агроландшафта.
Работа выполнялась в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края в условиях Ташлянского ландшафта байрачных лесостепей на территории экспериментального полигона «Агроландшафт» Ставропольского НИИСХ, представляющего натурную модель фермерского хозяйства площадью 216 га. Полигон основан в 1996 г. с целью разработки системы рационального землепользования на адаптивно-ландшафтной основе [3, 4].
Состояние почв изучалось в пределах одной почвен-но-геохимической катены на трех сопряженных элементарных ландшафтах (таксонах полигона): автономном (элювиальном на окраине плакора А!) и подчиненных -трансэлювиальном (в верхней части ЮВ склона - А2) и элювиально-акумулятивном (в нижней части этого склона - А3). Исследования выполняли в восьмипольном полевом севообороте на трех вариантах опыта: контроль (без удобрений), N^60^0 и ^оРшКш. Удобрения применяли ежегодно в течение семи лет с осени 1999 г. по осень 2005 г. В 2004 г. (первый год наблюдений за действием и последействием удобрений) по вариантам
было внесено М360Р360К360 и М720Р720К720, осенью 2005 г. соответственно - М420Р420К420 и М840Р840К840, т.е. максимальное воздействие агрохимикатов на почвы агро-ландшафта отмечалось в 2006 г. В последующие годы (2007-2010) проявлялось их последействие. Наблюдения в 2004-2010 гг. проводили при следующем чередовании культур: яровой ячмень - соя - озимая пшеница - чистый пар - озимая пшеница - озимая пшеница - соя.
Почвы полигона - агрочерноземы обыкновенные среднемощные слабогумусированные средне- и тяжелосуглинистые, несмотря на принадлежность к одному виду по содержанию гумуса и мощности гумусового горизонта (по классификации 1977 г.), существенно различаются по изучаемым показателям, что обусловлено неодинаковыми условиями почвообразования в пределах одной катены (почвообразующими и подстилающими породами, местоположением в рельефе, условиями увлажнения и т.д.). Наиболее плодородными являются почвы, сформировавшиеся в нижней части склона (А3), самыми бедными - на окраине плакора (А!). Промежуточное положение по уровню плодородия занимают аг-рочерноземы верхней части склона (А2).
Реакция среды более близких по свойствам почв окраины плакора (А!) и верхней части склона (А2) одинаковая - нейтральная. Среднее значение водородного показателя рН в пахотном слое почв контрольных вариантов этих подурочищ соответственно составляет 7,00 (колебания 6,95-7,16) и 6,94 (6,78-7,14) единиц. Вниз по склону с повышением карбонатности почв реакция среды становится слабощелочной: величина рН в почвах нижней части склона (А3) возрастает в среднем до 7,23 с колебаниями от 7,11 (нейтральная среда) до 7,47 (табл. 1).
Систематическое применение полного минерального удобрения в 1999-2005 гг. привело к достоверному понижению рН относительно контроля в пахотном слое почв на всех ландшафтных таксонах. Величина снижения рН находилась в прямой зависимости от доз удобре-
ний и в 2006 г. составила: на окраине плакора (А!) 0,470,50 единиц, верхней части склона (А2) - 0,39-043, нижней (А3) - 0,44-0,70 (НСР05 = 0,09). Через 4 года после прекращения внесения удобрений (в 2010 г.) разница между абсолютными значениями рН в почвах контроля и удобренных вариантов на всех таксонах полигона, за исключением варианта с двойной дозой на окраине пла-кора (А!), уменьшилась и соответственно составила: 0,14-0,78, 0,18-0,24 и 0,17-0,34.
Изменение реакции среды напрямую связано с периодами действия и последействия удобрений: на всех подурочищах в пахотном слое почв отмечается четкий пик наибольшего относительного снижения величины рН в 2006 г., когда воздействие агрохимических средств было максимальным.
Направленность изменений кислотно-основных свойств изучаемых почв зависит от их буферности и содержания СаС03. На окраине плакора (А1), почвы которого обладают наименьшей буферной способностью и карбонатностью, на варианте с двойной дозой удобрений отмечается устойчивая тенденция к подкислению почвенного раствора. При меньшей дозе в период последействия удобрений наблюдается постепенное изменение реакции среды от слабощелочной до нейтральной.
С повышением буферности почв и содержания карбонатов вниз по катене степень влияния удобрений на реакцию среды ослабевает. В почвах нижней части склона (А3) на обоих удобренных вариантах после года
максимального воздействия агрохимикатов (2006 г.) отмечается четкая тенденция возрастания величины рН.
Почвы контрольных вариантов на всех таксонах полигона слабогумусированные с содержанием гумуса менее 4%. Однако этот показатель в метровом слое почв нижней части склона (А3) значительно выше, чем на плакоре (А1) и верхней части склона (А2). Так, агрочерноземы таксона А3 содержат гумуса больше на 0,65-1,30% в абсолютном (НСР05 = 0,20%) или 60,4-271,4% в относительном выражении по сравнению с почвами окраины плакора (А1).
За шестилетний период (2004-2010 гг.) изучения действия и последействия минеральных удобрений количество гумуса достоверно снизилось в пахотном слое самых бедных почв полигона на окраине плакора (А1) и увеличилось в почвах верхней части склона (А2), занимающих по уровню плодородия промежуточное положение (табл. 2).
На этих ландшафтных таксонах закономерности изменения гумусного состояния почв как без применения удобрений, так и на их фоне во многом аналогичны. Однако применение удобрений способствовало увеличению скорости процесса дегумификации в почвах окраины плакора (А1) и улучшению условий гумусообразова-ния в верхней части склона (А2). В нижней части склона (А3) на самых плодородных почвах удобрения не существенно влияли на изменение количества гумуса, хотя их применение несколько сдерживало минерализацию органического вещества.
1. Динамика величины рН в пахотном слое (0-20 см) почв полигона «Агроландшафт» __в зависимости от доз полного минерального удобрения ^_
Таксон Вариант Годы х ± 28 V, %
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Окраина плакора (А1) Контроль 6,95 7,16 6,71 6,94 7,07 7,15 7,00 7,00±0,31 2,2
^0Р60К60 6,84 7,09 6,24 6,47 6,87 6,92 6,86 6,76±0,59 4,3
^20Р120К120 6,71 6,89 6,21 6,25 6,45 6,50 6,22 6,46±0,52 4,1
Верхняя часть склона (А2) Контроль 6,90 6,95 6,78 7,00 7,03 7,14 6,78 6,94±0,26 1,9
^0Р60К60 6,67 6,60 6,35 6,70 6,73 6,68 6,60 6,62±0,26 1,9
^20Р120К120 6,52 6,48 6,39 6,60 6,56 6,40 6,54 6,50±0,16 1,2
Нижняя часть склона (А2) Контроль 7,11 7,18 7,20 7,18 7,16 7,47 7,34 7,23±0,25 1,7
^0Р60К60 7,00 6,92 6,76 7,00 7,09 7,16 7,17 7,01±0,29 2,1
^20Р120К120 6,54 6,77 6,50 6,67 6,87 6,96 7,00 6,76±0,39 2,9
НСР05 0,09 0,13
Примечание. х - среднее значение, 28 - доверительный интервал, V - коэффициент вариации.
2. Динамика содержания гумуса в пахотном слое (0-20 см) почв полигона «Агроландшафт» в зависимости от доз минеральных удобрений, %
Таксон Вариант Годы х ± 28 V, %
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Окраина плакора (А1) Контроль 2,44 2,42 2,43 2,17 2,14 2,12 2,10 2,26±0,32 7,1
^0Р60К60 2,24 2,46 2,42 2,12 2,06 2,00 2,11 2,20±0,36 8,1
^120Р120К120 2,29 2,46 2,35 2,29 2,10 2,10 2,12 2,24±0,28 6,3
НСР05 0,08 0,16
Верхняя часть склона (А2) Контроль 2,69 2,58 2,58 2,67 2,74 2,65 2,65 2,65±0,12 2,2
^0Р60К60 2,66 2,65 2,86 2,98 3,02 2,95 2,92 2,86±0,30 5,3
^120Р120К120 2,81 2,71 2,99 3,18 3,10 3,00 2,95 2,96±0,32 5,4
НСР05 0,08 0,16
Нижняя часть склона (А3) Контроль 3,67 3,43 3,29 3,47 3,54 3,40 3,45 3,46±0,24 3,4
^0Р60К60 3,57 3,52 3,35 3,60 3,56 3,45 3,56 3,52±0,17 2,5
^20Р120К120 3,41 3,60 3,57 3,73 3,59 3,55 3,66 3,59±0,20 2,8
НСР05 0,52 1,06
3. Динамика содержания подвижного фосфора в пахотном слое (0-20 см) почв полигона _«Агроландшафт» в зависимости от доз минеральных удобрений, мг/кг _
Таксон Вариант Годы х ± 28 V, %
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Окраина плакора (А1) Контроль 15,0 11,4 11,8 10,0 8,8 10,8 12,0 11,3±3,9 17,0
^60Р60К60 28,0 24,0 28,0 22,8 17,6 17,4 22,6 22,9±8,6 18,8
^120Р120К120 40,2 33,2 36,2 34,9 33,8 38,8 34,1 35,9±5,3 7,5
Верхняя часть склона (А2) Контроль 17,0 10,8 11,8 12,0 11,3 11,4 12,0 12,3±4,2 17,1
^60Р60К60 28,8 24,6 30,6 31,0 21,2 17,0 19,4 24,7±11,3 22,9
^120Р120К120 43,4 35,6 41,3 34,7 29,8 27,4 25,0 33,9±13,8 20,4
Нижняя часть склона (А3) Контроль 20,6 8,6 13,0 13,0 13,0 11,6 19,4 14,2±8,6 30,3
^60Р60К60 23,7 27,7 28,5 29,7 24,8 27,6 39,2 28,7±10,1 17,6
^120Р120К120 30,4 39,4 53,8 39,2 35,3 39,3 42,9 40,0±14,5 18,1
НСР05 3,4 4,9
На всех вариантах ландшафтных таксонов наблюдается некоторая цикличность во времени содержания гумуса в почвах при более низкой их гумусированности на контроле. По-видимому, это связано с количеством поступающих растительных остатков и условиями их трансформации в почве - температурным режимом, величиной и равномерностью выпадения осадков и т.д. После прекращения применения минеральных удобрений быстрее начали «терять» гумус самые бедные почвы окраины плакора (А!), а также верхней части склона (А2) - с 2007 и 2008 гг. в зависимости от дозы удобрений. Наиболее устойчивы - плодородные почвы нижней части склона (А3), где эти процессы проявились лишь с 2008 г. В 2010 г. при возделывании бобовой культуры (сои) в условиях более благоприятного азотного режима наблюдалось увеличение содержания гумуса вследствие активизации процессов гумификации.
В целом почвы контрольных вариантов всех ландшафтных таксонов характеризуются низкой обеспеченностью подвижным фосфором - его количество в поверхностном слое колеблется в пределах 10,0-15,0 мг/кг. В отдельные годы в зависимости от условий увлажнения и температуры, биологических особенностей возделываемых культур содержание подвижных фосфатов было очень низким - 8,6-8,8 мг/кг (в почвах таксонов А! и А3) или повышалось до 19,4-20,6 мг/кг (А3), что соответствует средней обеспеченности, то есть по этому показателю почвы контроля на всех таксонах полигона отличаются несущественно.
Применение удобрений привело к достоверному повышению содержания подвижного Р2О5 в пахотном слое почв удобренных вариантов на всех таксонах полигона. Характер изменения количества подвижных форм фосфора по годам исследований определялся в основном объемами внесения удобрений. Однако на окраине плакора (А!) и в верхней части склона (А2) закономерности изменения фосфорного режима мало отличались от контроля при более высоком абсолютном содержании Р2О5 (табл. 3).
Максимальное содержание подвижных фосфатов в пахотном слое почв за период с 2004 по 2010 г. отмечалось в 2006 г. после последнего основного внесения удобрений в севообороте под озимую пшеницу осенью 2005 г. В последующие годы наблюдалась общая тенденция к снижению их количества, обусловленная прекращением применения удобрений, с некоторыми колебаниями содержания Р2О5, связанными с количеством
выпадающих осадков, температурным режимом, биологическими особенностями возделываемых культур, микробиологической активностью и т.д.
Применение минеральных удобрений привело к улучшению фосфатного фонда, формирование которого в почвах разной ландшафтной принадлежности происходило по-разному при одной общей закономерности: чем выше доза, тем интенсивнее накопление остаточного фосфора.
Агрочерноземы окраины плакора (А!) и верхней части склона (А2), менее различающиеся между собой по гранулометрическому составу, содержанию минералов в илистой фракции и количеству органического вещества, характеризуются одинаково низкой степенью обеспеченности обменным калием. Его количество в пахотном слое почв окраины плакора (А!) колебалось в пределах 140-172 мг/кг при среднем значении 159±19 мг/кг, верхней части склона (А2) - 140-190 (171±31 мг/кг). Почвы нижней части склона (А3), характеризующиеся более тяжелым гранулометрическим составом, повышенным содержанием гумуса и глинистых минералов, лучше обеспечены обменным калием. Его среднее количество в пахотном слое составляет 224±38 мг/кг при варьировании в пределах 200-255 мг/кг, что соответствует средней обеспеченности почв этим элементом питания. Динамика содержания обменного калия в пахотном слое почв контроля на всех ландшафтных таксонах оставалась довольно стабильной.
На вариантах без удобрений содержание обменного калия в пахотном горизонте почв мало изменилось на окраине плакора (А1) и в верхней части склона (А2). В нижней части склона (А3) отмечалось некоторое увеличение количества К2О, что связано с лучшими условиями увлажнения на этом подурочище (табл. 4).
Применение минеральных удобрений положительно влияло на калийный режим почв полигона «Агроланд-шафт». Изменения в содержании обменного калия в пахотном слое почв на всех таксонах полигона, также как и подвижного фосфора, находятся в прямой зависимости от доз и периода внесения минеральных удобрений: на удобренных вариантах просматривается тенденция увеличения этого показателя к году максимального воздействия удобрительных средств (2006 г.) с дальнейшим снижением и некоторой его стабилизацией. Различия в характере изменения количества К2О в почвах под действием удобрений обусловлены генетическими особенностями почв ландшафтных таксонов.
4. Динамика содержания обменного калия в пахотном слое (0-20 см) почв полигона
«Агроландшафт» в зависимости от доз минеральных удобрений, мг/кг
Таксон Вариант Годы х± 2S V,%
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Окраина плакора (А^ Контроль 140 160 162 172 160 160 158 159±19 6,0
NeoPeoKeo 155 180 190 185 175 165 155 172±28 8,2
N120P120K120 190 185 205 202 195 195 165 191±27 7,0
Верхняя часть склона (А2) Контроль 140 165 175 190 180 175 170 171±31 9,2
NöoPÖOK«) 185 200 220 225 230 200 220 211±33 7,8
N120P120K120 250 235 245 245 235 230 240 240±14 2,9
Нижняя часть склона (А3) Контроль 200 205 215 235 230 230 255 224±38 8,5
NeoPeoK«) 245 270 260 280 275 270 285 269±27 5,0
N120P120K120 295 340 350 305 315 300 325 319±42 6,5
НСР05 10 14
Таким образом, систематическое применение различных доз полного минерального удобрения в полевом восьмипольном севообороте привело к подкислению почв, повышению содержания подвижных форм фосфора и калия в пахотном слое на всех подурочищах ландшафта, улучшению гумусного состояния агро-черноземов в верхней части склона (А £ и его ухудшению на окраине плакора (А]). Однако изменения изу-
чаемых показателей под действием удобрений в почвах разной ландшафтной принадлежности происходят неодинаково. В связи с этим необходим дифференцированный, так называемый «ландшафтный подход» к разработке мероприятий по сохранению и повышению плодородия почв, рациональному и экологически обоснованному использованию агрохимикатов на каждом структурном элементе агроландшафта.
Литература
1. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. - М.: Колос, 1996. - 367 с.
2. Булгаков Д.С. Концепция агроэкологической оценки почв земледельческой территории // Почвоведение, 2002, №6.-С. 710-714.
3. Петрова Л.Н., Желнакова Л.И., Мезенцева Н.И. Агроландшафты края и ландшафтно-адаптивное земледелие // Современные ландшафты Ставропольского края. - Ставрополь, 2002. - С. 123-153.
4. Годунова Е.И., Патюта М.Б. Состояние почвенной мезофауны на полигоне «Агроландшафт» в зависимости от интенсивности антропогенных нагрузок // Вопросы современной науки и практики / Университет им. В.И. Вернадского, Т. 2, Серия «Технические науки». - 2008, № 3 (13). - С. 75-84.
Асхад Хазретович Шеуджен (к 60-летию со дня рождения)
5 января 2012 г. исполняется 60 лет со дня рождения заместителя директора Всероссийского НИИ риса по координации проблем рисоводства в РФ, заведующего кафедрой агрохимии Кубанского ГАУ, советника Президента Республики Адыгея по науке и наукоемким технологиям, доктора биологических наук, доктора наук в области агрохимии и физиологии растений Оксфордской образовательной сети, профессора, члена-корреспондента Россель-хозакадемии, заслуженного деятеля науки Российской Федерации, Республики Адыгея и Кубани Асхада Хазретовича Шеуджена.
В 1977 г. А.Х. Шеуджен окончил агрономический факультет Кубанского СХИ. В 1985 г. защитил кандидатскую, а в 1992 г. - докторскую диссертации. Научные интересы А.Х. Шеуджена сосредоточены в области агрохимии, экологии, физиологии и биохимии растений.
А.Х. Шеуджен — автор около 850 публикаций. За учебник «Агрохимия» он удостоен премии администрации Краснодарского края (2007); за дилогию «Культурные растения и земледелие Северного Кавказа» - Государственной премии Республики Адыгея (2007), а за монографию «Агрохимия и физиология питания риса» - премии им. Д.Н. Прянишникова (2009). Под руководством А.Х. Шеуджена подготовлено и защищено 5 докторских, 25 кандидатских и 2 магистерских диссертаций. А.Х. Шеуджен известен не только как педагог и ученый-агрохимик, но и как историк-публицист. Главный объект его внимания - деятели аграрной науки, учителя и труженики села. За книгу «На службе земли Кубанской» (1999) он удостоен звания Лауреата премии администрации Краснодарского края. Его перу принадлежит фундаментальная монография «Земля адыгов» (2004), посвященная истории адыгского народа с доисторических времен до наших дней, книга «Вождь» (2007), а также трилогия «Сталин» (2009).
А.Х. Шеуджен награжден высшими наградами Республики Адыгея, Краснодарского края и др.
Свой юбилей Асхад Хазретович встречает полный сил и творческих планов.
