CC BY
16
СВОЙСТВА ПОЧВ
УДК 631.452:631.92(470.341) DOI: 10.24412/1029-2551-2021-1-002
ДИНАМИКА АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВ ООО «АРДАТОВСКОЕ» ВО ВРЕМЕНИ И ОЦЕНКА ИХ УСТОЙЧИВОСТИ К АНТРОПОГЕННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ
В.И. Титова, д.с.-х.н., Т.С. Разин, О.И. Ветчинникова
Нижегородская ГСХА, e-mail: titovavi@yandex. ru
Приведены данные сравнительного анализа результатов обследования почв хозяйства, выполненного в 2014 г. (сплошное агрохимическое обследование на площади 3014 га) и в 2019 г. - выборочное обследование на площади 865 га. Это позволило оценить динамику изменения основных агрохимических показателей и дать усредненную характеристику состояния сельскохозяйственных угодий на начало 2020 г. При выборочном агрохимическом обследовании были отобраны почвенные образцы из верхнего гумусированного слоя и заложены почвенные разрезы на основных почвенных разностях. Почвенный покров представлен светло-серыми и серыми лесными почвами (263 га - 30% к обследованной площади), темно-серыми лесными почвами (371 га - 43%), а также черноземом оподзоленным (231 га, или 27% обследованной площади) на лессовидных суглинках, преимущественно тяжелого гранулометрического состава. В течение 2014-2019 гг. почвы хозяйства находились в состоянии залежи. За этот период средневзвешенное содержание гумуса снизилось с 3,83 до 3,64%, обеспеченность подвижными соединениями фосфора снизилась на 21 мг/кг (со 108 мг/кг в 2014 г.), содержание калия изменилось с 158 до 132 мг/кг, кислотность почвы повысилась (pHKCl снизился с 5,24 до 5,06). Почвы обладают свойственной им буферностью и устойчивостью к антропогенезу, хотя емкость поглощения в среднем по хозяйству уменьшилась на 1,67 ммоль/100 г почвы (7% к 2014 г.) при сохранении степени насыщенности почв основаниями на уровне 89%. Наибольшее снижение плодородия отмечено на черноземной почве.
Ключевые слова: почва, гумус, фосфор, калий, кислотность, почвенный разрез, устойчивость к антропогенезу, Нижегородская область.
DYNAMICS OF AGROCHEMICAL INDICATORS OF SOILS OF «ARDATOVSKOE» LLC OVER TIME AND ASSESSMENT OF IT SUSTANABILITY TO ANTHROPOGENIC IMPACT
Dr.Sci. V.I. Titova, T.S. Razin, O.I. Vetchinnikova
Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, e-mail: [email protected]
The article presents the data of a comparative analysis of the results of a survey of the soils of the farm, carried out in 2014 (a complete agrochemical survey on an area of 3014 hectares) and in 2019 - a sample survey on an area of865 hectares. This made it possible to assess the dynamics of changes in the main agrochemical indicators and to give an average characteristic of the state of agricultural land at the beginning of 2020. In a selective agrochemical survey, soil samples were taken from the upper humus layer and soil sections were laid on the main soil types. The soil cover is represented by light gray and gray forest soils (263 ha - 30% of the surveyed area), dark gray forest soils (371 ha - 43%), as well as podzolized chernozem (231 ha, or 27% of the surveyed area) on loess-like loams, mainly of heavy granulometric composition. For the period 2014-2019 the soils of the farm were not cultivated, being in a state of fallow. It was found that during this period the weighted average humus content decreasedfrom 3.83 to 3.64%, the availability of mobile phosphorus compounds decreased by 21 mg/kg (from 108 mg/kg in 2014), the potassium content changed from 158 to 132 mg/kg, the acidity of the soil increased (pHKCl decreased from 5.24 to 5.06). The soils have their inherent buffering capacity and resistance to anthropogenesis, although the absorption capacity on average for the farm decreased by 1.67 mmol/100 g ofsoil (7% by 2014) while maintaining the degree of soil saturation with bases at 89%. It is noted that the greatest decrease in fertility was noted on chernozem soil.
Keywords: soil, humus, phosphorus, potassium, acidity, soil profile, resistance to anthropogenesis, the Nizhny Novgorod Region.
С конца ХХ в. в Российской Федерации повсеместно отмечается снижение почвенного плодородия земель сельскохозяйственного назначения, что сопровождается отрицательным балансом элементов питания [1] и общим ухудшением агрохимической характеристики всех типов и разновидностей почв [2, 3], включая почвы черноземного ряда [4, 5]. Последнее при этом имеет значение не только для отрасли агропромышленного комплекса страны, но и для глобальной экосистемы, определяя условия существования жизни почвенной биоты [6-10]. Вопросы восстановления и повышения плодородия почв в этой связи все чаще становятся основным объектом научных исследований - появляются рекомендации по внесению минеральных и органических удобрений [11], ростстимулирующих веществ [9], гу-миновых препаратов [12-14] и многое другое. Однако на первом этапе внедрения всех этих приемов в практику земледелия нужно оценить действительное состояние почв хозяйства как минимум по основным агрохимическим показателям, что делается при проведении агрохимического обследования [15].
Цель работы состоит в установлении направленности изменений агрономических характеристик почвенного покрова хозяйства за 5-летний период между обследованиями и оценке их состояния на начало 2020 г.
Методика. В работе приведены данные сравнительного анализа результатов агрохимического и эко-лого-токсикологического обследования почв, выполненного ФГБУ Центр агрохимической службы «Нижегородский» для ООО «Ардатовское» Ардатов-ского района Нижегородской области в 2014 г. [16], и выборочного агрохимического обследования, проведенного на этой же территории в конце 2019 г. авторским коллективом кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА. Сравнение данных 2019 г. с результатами 2014 г. позволило оценить динамику изменения основных агрохимических показателей и дать усредненную характеристику состояния почвенного покрова на начало 2020 г.
Отбор почвенных проб с пахотных земель хозяйства проведен в соответствии с ГОСТ 28168-89 «Почвы. Отбор проб» (стандарт распространяется на отбор проб с пахотных земель, почв сенокосов, пастбищ, лесных питомников и устанавливает методы их отбора при агрохимическом обследовании). В дальнейшем полученные результаты были рассчитаны как средневзвешенные (т.е. с учетом обследованной площади).
Общая площадь земель хозяйства составляет 3014 га, выборочное агрохимическое обследование проведено на площади 865 га, из которых 263 га (30%) расположены на светло-серых и серых лесных почвах, 371 га (43%) - на темно-серых лесных почвах и 231 га (27%) - на черноземе оподзоленном. За 2014-2019 гг. почвы хозяйства не обрабатывали, они находились в состоянии залежи (первая стадия сукцессии).
Анализы почвенных проб выполнены в лабораториях кафедры на сертифицированном оборудовании с использованием рекомендованных методов: ГОСТ 26483-85 Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО; ГОСТ 2621291 Почвы. Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО; ГОСТ 21821-88 Определение суммы поглощенных оснований по методу Каппена; ГОСТ 26213-91 Почвы. Методы определения органического вещества; ГОСТ Р 54650-2011. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО [17].
Результаты исследований. Данные таблицы 1 свидетельствуют, что светло-серые и серые лесные почвы в 2014 г. имели низкое содержание органического вещества, темно-серые лесные почвы им были обеспечены слабо, а черноземная почва характеризуется как среднеобеспеченная гумусом. Реакция среды (обменная кислотность) у большинства почв слабокислая. Все подтипы серых лесных почв имеют повышенную обеспеченность подвижными формами фосфора, а в полях с черноземными почвами содержание фосфора трактуется как среднее. По калию
1. Динамика основных агрохимических показателей почв за 2014-2019 гг.
Участок, почва Органическое вещество, % Р2О5 К2О рНкс1
2014 г. 2019 г. 2014 г. 2019 г. 2014 г. 2019 г. 2014 г. 2019 г.
33 2,0 2,2 111 81 162 140 5,0 4,9
8 2,4 2,8 121 88 176 113 5,4 5,2
Среднее* 2,2 2,5 116 85 156 127 5,2 5,1
29 4,0 3,6 116 92 165 130 5,5 5,2
42 4,0 3,4 114 83 152 148 5,2 4,8
45 4,1 3,9 132 109 169 126 5,1 4,9
Среднее** 4,0 3,6 121 95 162 135 5,3 5,0
19 5,3 4,9 76 80 154 146 5,1 5,1
20 5,6 5,1 78 75 151 117 5,3 5,0
Среднее*** 5,4 5,0 77 78 153 132 5,2 5,1
Средневзвешенное 3,83 3,64 108 87 158 132 5,24 5,06
Примечание: * среднее по светло-серым и серым лесным почвам; ** среднее по темно-серым лесным почвам; *** среднее по опод-золенным черноземам; средневзвешенное - среднее для обследованной площади (865 га) с учетом площади почвенных разностей.
обеспеченность обследованных земель повышенная, что хорошо коррелирует с гранулометрическим составом - тяжелый суглинок обычно характеризуется повышенным количеством илистых частиц, что приводит к повышению способности почв к удержанию обменного калия в коллоидной фракции.
Обследование этих же площадей в 2019 г. показало, что количественные значения основных агрохимических показателей снизились. Так, к 2020 г. по содержанию органического вещества и серые лесные почвы, и оподзоленные черноземы обеспечены слабо. По содержанию подвижных форм калия отдельные поля стали иметь среднюю обеспеченность (серые лесные на участке 8 и чернозем оподзолен-ный на участке 20). Содержание подвижного фосфора также снизилось и теперь трактуется преимущественно как среднее. Реакция среды осталась слабокислой, но численное значение показателя pHкa снизилось, что свидетельствует о начавшемся процессе подкисления почв.
Устойчивость почв к антропогенному воздействию зависит от целого ряда условий и факторов, среди которых можно назвать рельеф и гидрогеологические условия участка землепользования, гранулометрический состав верхнего плодородного слоя и почвенного профиля, характеристики почвенного поглощающего комплекса верхнего гумусирован-ного слоя почв, характеристики горизонтов почвенного профиля и ряда других факторов.
При обсуждении устойчивости почв к антропогенному воздействию нельзя обойтись без характеристик верхнего гумусированного (пахотного) слоя по гранулометрическому составу и основным агрохимическим показателям. В общем виде, чем тяжелее гранулометрический состав почвы, тем большую долю в нем занимают коллоидные частицы, обладающие повышенной емкостью катионного обмена и способствующие проявлению буферной способности почв как по отношению к подкислению, так и подщелачиванию почвенной среды. Повышению устойчивости почвы к негативным воздей-
ствиям окружающей среды и проявлению буферно-сти способствует также органическое вещество: чем его больше, тем выше устойчивость почв.
Среди показателей, определяемых при сплошном агрохимическом обследовании, обычно присутствуют физико-химические показатели состояния почв, которые позволяют оценить потенциальную устойчивость к негативным воздействиям на почвенный покров. К таким показателям относят сумму поглощенных оснований ммоль/100 г), гидролитическую кислотность (Нг, ммоль/100 г), емкость ка-тионного обмена или емкость поглощения (сумму Нг и S), а также степень насыщенности почв основаниями (V), показывающую долю оснований в общей емкости поглощения (табл. 2).
Результаты обследования 2014 г. свидетельствуют, что почвы хозяйства характеризуются физико-химическими показателями, в целом соответствующими среднестатистическим данным по отдельным группам почв. Так, обычно сумма поглощенных оснований для серых лесных почв колеблется от 12 до 24 ммоль/100 г почвы (в ряду от светло-серых через серые и до темно-серых лесных), что и отмечено при анализе почвенных проб. Для черноземных почв сумма поглощенных оснований может изменяться от 17 до 47 ммоль/100 г почвы, причем минимальной она будет как раз для оподзо-ленного чернозема. Соответственно, фактическая величина суммы поглощенных оснований для почв обследованной территории в 26,9 ммоль/100 г почвы может свидетельствовать о достаточно высокой устойчивости почв к антропогенному воздействию. Степень насыщенности основаниями для серых лесных почв варьирует в пределах 80-87%, а для черноземных - в пределах 85-95%. Судя по полученным результатам, почвы хозяйства обладают устойчивостью, свойственной почвам, сформировавшимся в естественных условиях.
В течение 5-летнего периода, прошедшего с момента последнего агрохимического обследования, состояние почвенного поглощающего комплекса из-
2. Характеристика почв хозяйства по устойчивости к антропогенному воздействию
Участок, почва Площадь, га Гранулометрический состав Нг, ммоль/100 г S, ммоль/100 г V, %
2014 г. 2019 г. 2014 г. 2019 г. 2014 г. 2019 г.
33 158,5 средний суглинок 1,48 1,2 19,2 16,7 92 94
8 104,5 тяжелый суглинок 1,36 1,3 19,4 18,8 93 94
Среднее* 263,0 1,42 1,3 19,3 18,0 93 94
29 155,9 тяжелый суглинок 2,34 2,4 18,2 18,3 89 89
42 73,7 тяжелый суглинок 3,15 2,5 24,0 20,9 88 90
45 141,4 тяжелый суглинок 3,56 2,9 23,7 21,4 87 88
Среднее** 371,0 3,02 2,6 22,0 21,0 88 89
19 83,7 тяжелый суглинок 4,46 4,5 27,1 26,0 86 86
20 147,3 тяжелый суглинок 3,82 4,0 26,7 25,4 88 87
Среднее*** 231,0 4,14 4,3 26,9 25,8 87 86
Средневзвешенное 865,0 2,83 2,66 22,5 21,0 89 89
Примечание: * среднее по светло-серым и серым лесным почвам; ** среднее по темно-серым лесным почвам; *** среднее по опод-золенным черноземам; средневзвешенное - среднее для обследованной площади (865 га) с учетом площади почвенных разностей.
3. Сравнительная характеристика профилей почв, выявленных на территории землепользования, 2019 г.
Горизонт Глубина, см Органическое вещество, % Р2О5 К2О рНкс1 Нг 8 V, %
мг/кг ммоль/100 г
Светло-серая лесная среднесуглинистая на лессовидных суглинках
Апах. 0-29 2,1 86 134 5,0 1,4 17,0 93
А2В 29-35 0,4 81 101 4,9 1,4 13,4 91
В > 36 0,3 64 98 4,8 1,5 12,1 89
Серая лесная тяжелосуглинистая на лессовидных суглинках
Апах. 0-30 2,6 90 122 5,2 1,3 18,9 94
А2В 30-38 0,9 80 100 4,9 1,4 17,8 93
В 50 - 120 0,4 74 86 5,1 1,7 20,3 93
ВС > 120 0,2 62 82 6,0 1,8 18,9 92
Темно-серая лесная тяжелосуглинистая на лессовидных суглинках
Апах. 0-30 3,5 95 131 5,4 1,7 20,2 93
АВ 30-75 1,2 94 80 5,0 1,5 19,0 93
В 75-135 0,8 66 92 4,9 1,9 16,7 90
ВСк > 135 0,2 54 98 5,4 2,2 18,1 90
Чернозем оподзоленный тяжелосуглинистый на лессовидных суглинках
Апах. 0-30 5,1 80 101 5,2 3,3 26,6 89
А1 30-47 2,9 83 92 5,0 2,8 22,7 89
АВ 47-68 1,6 78 97 4,7 2,5 18,9 89
В 68-125 0,4 76 93 4,9 2,8 20,5 88
ВСк > 125 0,2 88 105 5,8 2,1 22,2 92
менилось своеобразно. Так, емкость катионного обмена в среднем по обследованным площадям уменьшилась на начало 2020 г. на 1,67 ммоль/100 г почвы (7% к данным 2014 г.), что свидетельствует о некотором снижении поглотительной способности верхнего слоя почв. Однако при этом доля поглощенных оснований в общей сумме поглощенных катионов не снизилась, оставшись на уровне 89% в среднем по хозяйству. Отдельно следует подчеркнуть, что степень насыщенности почв основаниями по всем подтипам серых лесных почв не только не снизилась, но даже повысилась. Последнее свидетельствует о том, что качественная характеристика почвенного поглощающего комплекса улучшилась, и почва обладает свойственной ей буферностью и устойчивостью к антропогенезу.
При выборочном обследовании пахотных угодий хозяйства в 2019 г., кроме отбора почвенных проб из пахотного слоя ранее отмеченных паспортизуемых участков, на некоторых из них были заложены почвенные разрезы. С каждого из выделенных горизонтов были отобраны почвенные образцы для определения основных агрохимических и физико-химических показателей. Сведения по результатам их анализа приведены в таблице 3. По результатам описания сложения почвенного профиля почв хозяйства и результатам анализа почвенных проб с разных горизонтов можно отметить следующее.
Пахотный слой светло-серых лесных почв имеет среднесуглинистый гранулометрический состав, а подпахотный слой - легкосуглинистый. Последнее будет способствовать просачиванию влаги и перемещению растворимых веществ из массы верхнего
гумусированного слоя ниже по профилю вплоть до границы со следующим почвенным горизонтом, т.е. до глубины 30-35 см. Содержание гумуса вниз по профилю падает резко, что согласуется с естественно сложившейся невысокой емкостью поглощения почв такого генезиса.
Профиль серых лесных почв хозяйства слабо отличается от профиля светло-серых лесных почв. В основном различия касаются распределения гумуса по глубине почвы: оно более растянуто по почвенным горизонтам, а содержание гумуса в элювиально-иллювиальном горизонте (30-38 см с поверхности почвы) достигает 35 процентов от содержания гумуса в пахотном слое. Накоплению гумусовых веществ на данной глубине также может способствовать смена гранулометрического состава при движении сверху вниз по профилю, который меняется с тяжело- на среднесуглинистый. С глубины 120 см в профиле встречаются карбонатные примеси, что приводит к подщелачиванию реакции среды. Поглощенных оснований в серых лесных почвах также больше, что характеризует их как более устойчивые к антропогенезу, чем светло-серые лесные.
Темно-серые лесные почвы имеют существенно больший запас органического вещества в пахотном слое и высокое его содержание в переходном иллювиальном горизонте, что делает почву вплоть до глубины 50-70 см насыщенной высококачественным органическим веществом, обеспечивая почве высокую устойчивость к изменениям извне. Содержание гумуса хорошо коррелирует с общей емкостью поглощения в горизонтах Апах. и АВ, что также свиде-
тельствует о хороших физико-химических свойствах почвы и ее способности к удержанию в коллоидной массе почвы привнесенных в нее веществ. Последнее подтверждает способность темно-серой лесной почвы к удержанию в массе почвы по профилю вплоть до глубины 50-70 см питательных элементов из удобрений.
Пахотный гумусово-аккумулятивный горизонт оподзоленного чернозема имеет своеобразный седоватый оттенок как результат проявления процессов оподзоливания, что привело к снижению емкости поглощения коллоидной фракции этого горизонта и степени насыщенности основаниями. Содержание гумуса в пахотном слое также коррелирует с состоянием почвенного поглощающего комплекса: оно несколько ниже цифр, свойственных естественно сложившимся почвам этого генезиса. Гранулометрический состав по профилю почвы тяжелосуглинистый, переходящий в глинистый, т.е. потенциальная способность таких почв к удержанию элементов в составе почвенных коллоидов достаточно велика.
Высокая сорбционная способность горизонтов почвенного профиля и, прежде всего, верхнего плодородного слоя, повышает степень защищенности грунтовых вод от проникновения загрязняющих веществ и биогенных элементов, в том числе внесенных в составе различного рода агрохимикатов, снижает подвижность токсикантов и возможность их трансформации в нижележащие почвенные горизонты. В конечном итоге все это значительно повышает устойчивость почв к антропогенному воздействию.
Таким образом, полученные результаты свидетельствует о наблюдаемом в настоящее время снижении плодородия черноземных почв хозяйства на фоне потенциально большой устойчивости почв этого типа к антропогенезу, что подтверждается как содержанием основных элементов питания, так и характеристиками почвенного поглощающего комплекса.
Литература
1. Кудеяров В.Н. Баланс азота, фосфора и калия в земледелии России // Агрохимия, 2019, № 10. - С. 3-11.
2. Сычев В.Г. Лунев М.И., Павлихина А.В. Современное состояние и динамика плодородия пахотных почв России // Плодородие, 2012, № 4. - С. 5-7.
3. Ситников В.Н., Егоров В.П., Есаулко А.Н., Бурлай А.В. Мониторинг плодородия почв Ставропольского края: динамика агрохимических показателей с учетом зональных особенностей почв // Агрохимический вестник, 2018, № 4. - С. 8-13.
4. Масютенко Н.П. Трансформация органического вещества в черноземных почвах ЦЧР и системы его воспроизводства. - М.: Россельхозакадемия, 2012. - 150 с.
5. Семенова Е.И., Титова В.И. Динамика агрохимических показателей чернозема оподзоленного в состоянии 5-летней залежи / Аграрные ландшафты, их устойчивость и особенности развития: сб. науч. тр. по материалам междунар. науч. экол. конф. (Краснодар, 24-26 марта 2020 г.). - Краснодар: КубГАУ, 2020. - С. 71-73.
6. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв. - М.: МГУ, 2012. -413 с.
7. Кудеяров В.Н., Соколов М.С., Глинушкин А.П. Современное состояние почв агроценозов России, меры по их оздоровлению и рациональному использованию // Агрохимия, 2017, № 6. - С. 3-11.
8. Титова В.И. Подходы к выбору показателей и опыт оценки способности почвенного покрова к выполнению общебиосферных функций // Аграрная наука Евро-Северо-Востока, 2018, Т. 67, № 6. - С. 4-16. doi: 10.30766/20729081.2018.67.6.04-16.
9. Cerny J., Balik J., Kulhanek M., Nedved V. The changes in microbial biomass C and N in long-term field experiments // Plant Soil and Environment, 2008, V. 54(5). - P. 212-218.
10. Aziz I., Ashraf M., Mahmood T., Islam K.R. Crop rotation impact on soil quality // Pakistan Journal of Botany, 2011, V. 43, I. 2. - P. 949-960.
11. Есаулко А.Н., Калугин Д.В., Кукушкина В.В. Повышение содержания элементов питания в черноземе выщелоченном при внесении различных горных пород // Агрохимический вестник, 2017, № 4. - С. 23-25.
12. Kumar D., Singh Ap., Raha P., Singh C.M. Effects of potassium humate and chemical fertilizers on growth, yield and quality of rice (Oryza Sativa L.) // Bangladesh Journal of Botany, 2014 (September), Vol. 43(2). - P. 183-189.
13. Ratnikov A., Suslov A., Sviridenko D., Petrov K. Application of the new organo-mineral complex GEOTON in the cultivation of crops / VIII International Scientific Agricultural Symposium «AgroSym 2017»: Book of Abstracts (Jahorina, October 05-08). - East Sarajevo: Faculty of agriculture, 2017. - P. 86-95.
14. Drobek M., Frac M., Cybulska J. Plant biostimulants: importance of the quality and yield of horticultural crops and the improvement of plant tolerance to abiotic stress - a review // Agronomy, 2019, Vol. 9. - Р. 335. doi:10.3390/agronomy9060335.
15. Ефремов Е.Н. Совершенствование мониторинга почв земель сельскохозяйственного назначения и учет состояния их плодородия // Плодородие, 2011, № 3(60). - С. 42-44.
16. Материалы агрохимического и эколого-токсикологического обследования сельскохозяйственных угодий ООО «Ардатовское» Ардатовского района Нижегородской области. Государственный мониторинг. - Нижний Новгород: ФГБУ Центр агрохимической службы «Нижегородский», 2014. - 44 с.
17. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия земель сельскохозяйственного назначения. - М.: ВНИИА, 2003. - 196 с.
