УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.33 Агрохимия
Исследования проводили с целью изучения динамики плодородия пахотных почв в юго-западной части лесостепной зоны Центрально-Черноземного района. Работу выполняли по результатам агрохимического обследования почвы на территории Яковлевского района Белгородской области. Почвенный покров был представлен в основном черноземами типичными (57,7 %) и выщелоченными (28,2 %). В этих условиях увеличение средней по району дозы внесения органических удобрений с 6,5 т/га в 2010–2014 гг. до 14,6 т/га в 2015–2018 гг. при сохранении применения минеральных удобрений на уровне 82,9 кг д.в./га стало одним из основных факторов роста средневзвешенного содержания подвижных форм фосфора в почве с 101 до 167 мг/кг, калия – с 120 до 183, серы – с 2,5 до 4,7, марганца – с 11,0 до 13,1, цинка – с 0,4 до 0,7 мг/кг. Доведение объемов известкования по району за 2015–2018 гг. до 32,7 тыс. га способствовало снижению доли кислых почв с 84,7 в 2009 г. до 52,9 % в 2018 г. Одновременно с улучшением агрохимических параметров пахотных почв произошло значительное увеличение урожайности основных сельскохозяйственных культур: озимой пшеницы – с 3,38 до 4,55 т/га, кукурузы на зерно – с 4,84 до 7,60 т/га, сахарной свеклы – с 36,8 до 56,4 т/га
фосфор, калий, удобрения, чернозем, плодородие, кислотность, известкование, органическое вещество, макро- и микроэлементы
Повышение плодородия почв путем реализации комплекса агрохимических мероприятий способствует обеспечению продовольственной безопасности страны. В России наиболее плодородными почвами всегда считали черноземы. Однако в процес
х многовекового интенсивного использования существенно ухудшились некоторые параметры их плодородия. Например, снижение объемов известкования кислых почв практически до полного его прекращения вызвал сильное подкисление черноземов лесостепных подтипов [1, 2, 3]. Очень низкий уровень применения минеральных удобрений привел к отрицательному балансу макро- и микроэлементов и, как следствие, снижению содержания их подвижных форм в почвах. Слабая обеспеченность органическими удобрениями и прогрессирующее развитие водной эрозии провоцируют дегумификацию почв [4, 5, 6].
Цель наших исследований – анализ динамики плодородия почв лесостепной зоны на примере Яковлевского района Белгородской области.
Условия, материалы и методы. Почвенный покров пахотных земель Яковлевского района в основном представлен черноземами типичными (57,7 %) и выщелоченными (28,2 %). Доля эродированных почв составляет 45,4 % [7]. Посевная площадь в 2010–2014 гг. была равна 61,1 тыс. га, в 2015–2018 – 60,2 тыс. га. Среднемноголетняя величина гидротермического коэффициента (ГТК) по Селянинову находится на уровне 1,1.
В процессе исследования использовали материалы агрохимического обследования, проводимого ФГБУ «ЦАС «Белгородский». Показатели плодородия почвы определяли в соответствии с принятыми в агрохимической службе методиками:
массовую долю подвижного фосфора и подвижного калия – по методу Чирикова;
рНKCl – по ГОСТ 26483-85;
гидролитическую кислотность – по Каппену (ГОСТ 26212-91);
массовую долю органического вещества – по методу Тюрина;
массовую долю щелочногидролизуемого азота – по методу Корнфилда;
массовую долю подвижной серы – по ГОСТ 26490–85;
массовые доли меди, марганца, цинка, кобальта – по методу Крупского и Александровой, для экстракции использовали ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН=4,8.
Кроме того, в работе использовали официальную информацию Белгородстата о внесении удобрений, урожайности сельскохозяйственных культур и посевных площадях.
Анализ и обсуждение результатов. Яковлевский район, в сравнении с другими районами Белгородской области, характеризуется средними показателями развития животноводства. Так, в 2019 г. на его территории было произведено 84,8 тыс. т мяса на убой в живом весе. Величина этого показателя выше, чем в некоторых областях России. Так, во Владимирской области в 2019 г. было произведено 46,3 тыс. т мяса, в Ивановской –
38,9 тыс. т, в Костромской – 17,6 тыс. т мяса (https://rosstat.gov.ru).
При этом в районе эффективно используют имеющиеся объемы органических удобрений для повышения плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур. За период с 2015 по 2018 гг. было внесено 14,6 т/га органических удобрений, что на 124,6 % больше, чем в 2010–2014 гг. (табл. 1). За аналогичный
период величина этого показателя в среднем по Российской Федерации находилась на уровне 1,4 т/га, по Белгородской области – 8,1 т/га. Научно доказано, что для бездефицитного баланса гумуса в зернопропашных севооборотах необходимо придерживаться дозы внесения органических удобрений, равной 6…8 т/га севооборотной площади [8].
При этом средний уровень внесения минеральных удобрений практически не изменился и остался на уровне 82 кг д.в./га. Для сравнения в среднем по Российской Федерации в 2015–2018 гг. величина этого показателя была равна 50,5 кг д.в./га, по Белгородской области – 102,4 кг/га.
В последние годы в отечественном земледелии наметилась тенденция к увеличению доли азота в структуре применяемых минеральных удобрений. Прослеживается она и в Белгородской области. Так, в 2010–2014 гг. на долю азота в составе вносимых удобрений приходилось 59,4 %, фосфора – 21,2 %, калия – 19,4 %, в 2015–2018 гг. – 67,0 %, 18,3 % и 14,7 % соответственно. В Яковлевском районе
за тот же период времени изменения доли азота не отмечено, однако величина этого показателя (более 70 %) была выше, чем в среднем по области (см. рисунок).
Высокий уровень использования органических удобрений в Яковлевском районе в совокупности с оптимальной агротехникой и применением минеральных удобрений привел к существенному повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Так, сбор основной продукции озимой пшеницы с единицы площади увеличился на 34,6 %, ярового ячменя – на 31,8 %, кукурузы на зерно – на 57,0 %, сахарной свёклы – на 53,3 %.
Важнейший показатель плодородия почв – содержание органического вещества, минерализация которого обеспечивает растения элементами питания. Кроме того, от величина этого показателя зависят водно-физические свойства почвы. Содержание органического вещества в слое 10…20 см чернозема типичного, не затронутого сельскохозяйственной деятельностью, составляет 10,1 % [9]. Растущие объемы внесения органических удобрений совместно с пожнивными остатками способствовали увеличению содержания органического вещества в почвах Яковлевского района в период с 2014 по 2018 гг. на 0,5 %. Основной прирост пришелся на группы со средним (4…6 %) и повышенным (6…8 %) содержанием органического вещества. По результатам обследования 2018 г., к группе со средним содержанием органического вещества относилось 83 % обследованных почв, с повышенным – 5,1 %, средневзвешенная величина этого показателя составила 5,1 %. Для сравнения: в почвах Белгородской области средневзвешенное содержание органического вещества за 2010–2014 гг. находилось на уровне 5,0 % [4]. Следствием накопления органического вещества в почве стало увеличение средневзвешенного содержания щелочногидролизуемого азота на 12 мг/кг (до 166 мг/кг).
Не менее важный показатель плодородия почвы – обеспеченность доступными формами фосфора и калия [10]. В верхней части гумусово-аккумулятивного горизонта целинных аналогов пахотных черноземов Белгородской области содержится 24…28 мг/кг подвижных форм фосфора и 101…105 мг/кг подвижных форм калия [11]. Старопахотные черноземы ЦЧО в середине прошлого века характеризовались достаточно низкой обеспеченностью подвижным фосфором [11]. В ходе интенсивной химизации, проводившейся в 80…90-х гг. ХХ в., величина этого показателя возросла, однако в начале текущего столетия наметилась тенденция к ее снижению, связанная с сокращением использования удобрений [6, 8]. Значительный рост объемов внесения органических удобрений положительно сказался на содержании подвижных форм фосфора в почвах пашни Яковлевского района: с 2008 по 2018 гг. оно возросло на 66 мг/кг. По данным 10 цикла агрохимического обследования, 23,4 % почв района относится к группе среднеобеспеченных (51…100 мг/кг) подвижным фосфором, 28,2 % характеризуются повышенной (101…150 мг/кг) обеспеченностью этим элементом питания, 22,8 % – высокой (151…200 мг/кг), 24,7 % – очень высокой (более 200 мг/кг).
Черноземы обладают большими запасами валового калия, а фоновый уровень (в целинных почвах) обеспеченности подвижными формами этого элемента, как правило, всегда выше, чем фосфора [10]. Органические удобрения также служат одним из источников пополнения калия в почве. В связи с этим в Яковлевском районе за исследуемый период произошел значительный рост (на 63 мг/кг) его содержания. По данным 10 цикла агрохимического обследования, 44,1 % почв обследованной пашни можно отнести к группе высокообеспеченных (121…180 мг/кг) калием, 40,8 % – к группе с очень высокой (более 180 мг/кг) обеспеченостью.
Немаловажный прием высокоинтенсивного земледелия – химическая мелиорация кислых почв [4, 11]. Благодаря проведению известкования хозяйствам района удалось восполнить потери кальция, вызванные его миграцией в подпахотные слои. В 2010–2014 гг. в районе было произвестковано 9,1 тыс. га кислых почв, в 2015–2018 гг. – 32,7 тыс. га. В сумме за 2010–2018 гг. было внесено 596,8 тыс. т мелиоранта (в основном дефеката). В результате доля кислых почв снизилась с 84,7 % в 2009 г. до 52,9 % в 2018 г., в том числе среднекислых с 34,8 % до 9,7 % соответственно. Средневзвешенная величина рНKCl за этот период возросла с 5,2 до 5,6 ед., гидролитической кислотности – снизилась с 4,9 до 3,6 ммоль/100 г почвы.
Размер и качество урожая во многом определяет сбалансированное питание растений, важными компонентами которого служат микроэлементы [12, 13, 14]. Черноземы лесостепной зоны ЦЧР, как правило, характеризуются низкой обеспеченностью подвижными формами цинка, меди, кобальта [15]. Даже целинные черноземы обладают низкой обеспеченностью подвижными формами этих микроэлементов [9].
За период между 9 и 10 циклами агрохимического обследования отмечено увеличение средневзвешенного содержания в почвах подвижных форм марганца (на 3,9 мг/кг), цинка (на 0,25 мг/кг) и серы (на 1,7 мг/кг). Обеспеченность подвижными формами кобальта и меди была стабильной. Основным источником поступления микроэлементов в почву были органические удобрения.
По данным 10 цикла агрохимического обследования, к категории низкообеспеченных по содержанию подвижных форм цинка (менее 2 мг/кг) относится 95,4 % пахотных почв, кобальта (менее 0,15 мг/кг) – 99 %, меди (менее 0,2 мг/кг) – 96,1 %. Доля почв, низкообеспеченных подвижными формами марганца (менее 10 мг/кг), составила 26,7 %, серы (менее 6 мг/кг) – 73,2 %. На таких почвах целесообразно внесение удобрений, содержащих недостающие микроэлементы.
Валовое содержание токсичных элементов (свинец, кадмий, ртуть и мышьяк) в пахотных почвах Яковлевского района, как и в других районах области [16], никогда не превышало уровней ориентировочно-допустимых концентраций.
Выводы. В условиях лесостепной зоны ЦЧО (Яковлевский район Белгородской области) увеличение средней по району дозы внесения органических удобрений с 6,5 т/га в 2010–2014 гг. до 14,6 т/га в 2015–2018 гг. при сохранении применения минеральных удобрений на уровне 82,9 кг д.в./га стало одним из основных факторов роста средневзвешенного содержания подвижных форм фосфора в почве с 101 до 167 мг/кг, калия – с 120 до 183, серы – с 2,5 до 4,7, марганца – с 11,0 до 13,1, цинка – с 0,4 до 0,7 мг/кг. Доведение объемов известкования по району за 2015–2018 гг. до 32,7 тыс. га способствовало снижению доли кислых почв с 84,7 в 2009 г. до 52,9 % в 2018 г. Одновременно с улучшением агрохимических параметров пахотных почв произошло значительное увеличение урожайности основных сельскохозяйственных культур: озимой пшеницы – с 3,38 до 4,55 т/га, кукурузы на зерно – с 4,84 до 7,60 т/га, сахарной свеклы – с 36,8 до 56,4 т/га.
се и
1. Корчагин В.И. Эколого-агрохимическая оценка плодородия почв Воронежской области. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра Ⅰ», 2017. 28 с.
2. Чекмарев П.А., Сидоров А.В., Моисеев А.А. Динамика плодородия пахотных почв республики Мордовия // Достижения науки и техники АПК. 2017. №1. С. 4-9.
3. Четверикова Н.С. Динамика плодородия пахотных черноземов лесостепной зоны ЦЧО // Достижения науки и техники АПК. 2014. №2. С. 18-21.
4. Чекмарёв П.А., Лукин С.В. Динамика плодородия пахотных почв, использования удобрений и урожайности основных сельскохозяйственных культур В Центрально-Черноземных областях России // Международный сельскохозяйственный журнал. 2017. № 4. С. 41-44.
5. Плодородие чернозёмов России / под ред. Н.З. Милащенко. М.: Агроконсалт, 1998. 688 с.
6. Поддубный А.С. Динамика агрохимического состояния пахотных почв в лесостепи Белгородской области // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. №6. С. 15-17.
7. Соловиченко В.Д., Уваров Г.И. Эродированные почвы и комплекс противоэрозионных мероприятий // Белгородский агромир. 2011. №1. С. 14-16.
8. Акулов П.Г. Воспроизводство плодородия и продуктивность черноземов. М.: Колос, 1992. 223 с.
9. Лукин С.В., Соловиченко В.Д. Результаты мониторинга плодородия почв государственного заповедника «Белогорье» // Достижения науки и техники АПК. 2008. №8. С. 15-17.
10. Минеев В.Г. Агрохимия и экологические функции калия. М.: Изд-во МГУ, 1999. 331 с.
11. Лукин С.В. Биологизация земледелия в Белгородской области: итоги и перспективы // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 7. С. 20-23.
12. Лукин С.В., Авраменко П.М., Меленцова С.В. Динамика содержания подвижных форм цинка и марганца в пахотных почвах Белгородской области // Агрохимия. 2006. №7. С. 5-8.
13. Хижняк Р.М. Экологическая оценка содержания микроэлементов (Zn, Cu, Mo, Co, Cr, Ni) в агроэкосистемах лесостепной зоны юго-западной части ЦЧО: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. М.: ТСХА, 2016. 24 с.
14. Жуйков Д.В. Сера и микроэлементы в агроценозах // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. №11. С.
15. Жуйков Д.В. Мониторинг содержания микроэлементов (Mn, Zn, Co) в агроценозах юго-западной части Центрально-Черноземного района России // Земледелие. 2020. №5. С. 9-13.
16. Селюкова С.В. Тяжелые металлы в агроценозах // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. №8. С. 85-93.
