CC BY
50
УДК 630.114.52
динамика плодородия пахотных Почв алтайского края
В.Н. САРЫКИН, директор (e-mail: [email protected]) В.А. ДАММЕР, начальник отдела ЦАС «Алтайский», Научный городок, 33, Барнаул, 656910, Российская Федерация
Резюме. В статье представлены результаты многолетнего мониторинга плодородия почв Алтайского края, проводимого агрохимической службой в течение пятидесяти лет. Средневзвешенное содержание гумуса по пяти законченным циклам обследования колеблется в пределах 4,6-4,7 %. В динамике с 1965 по 2014 г. отмечен ежегодный рост площадей кислых почв. Если в первом цикле обследования на их долю приходилось 8,3%, то в пятом - 20,8%. Без известкования малопригодны для возделывания сельскохозяйственных культур 242,8 тыс. га пахотных земель (4,1%) с рН менее 5,0. Наибольшее количество кислых почв находится в предгорьях Алтая(Присалаирская и Бийско-Чумышскаязоны). На протяжении периода обследования динамика содержания подвижного фосфора изменялась волнообразно. Минимальную величину этого показателя отмечали в 1972-1986 гг. (137 мг/кг), максимальную - в 1987-2001 г. (148 мг/кг). Средневзвешенное содержание обменного калия в почвах региона за годы исследований практически не менялось и находилось на уровне 207-222 мг/кг. Почвы края характеризуются стабильными показатели содержания микроэлементов, неопасными концентрациями тяжелых металлов и спокойным радиологическим фоном, что позволяет производить экологически безопасную продукцию растениеводства.
ключевые слова: плодородие, гумус, фосфор. калий, микроэлементы, кислотность почв.
Для цитирования: Сарыкин В.Н., Даммер В.А. Динамика плодородия пахотных почв Алтайского края//Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №11. С. 8-10.
Почва - важнейший компонент всех наземных биоценозов и биосферы. Основное ее свойство -плодородие, то есть способность обеспечивать рост и развитие растений. Сохранение почвенного плодородия - это стратегическая государственная задача, для решения которой агрохимическая служба Алтайского края на протяжении 50 лет осуществляет мониторинг показателей плодородия.
В последние годы в результате сокращения работ по воспроизводству и повышению плодородия во всех субъектах Федерации, в том числе в Алтайском крае, происходят процессы деградации почв, снижения их плодородия [1,
2, 3, 4].
Цель наших исследований - анализ динамики основных показателей почвенного плодородия используемых сельскохозяйственных земель Алтайского края за последние пятьдесят лет.
Условия, материалы и методы. Алтайский край расположен в юго-восточной части Западной Сибири и занимает пло-
щадь 168 тыс. км2. Климат резко континентальный. Отличается жарким, но коротким летом, холодной малоснежной зимой. Территория края расположена большей частью в зоне неустойчивого увлажнения, режим которого меняется с запада на восток от засушливого до более увлажненного. Сложность и неоднородность почвенного покрова Алтайского края обусловлены его географическим положением в различных природных зонах. Отчетливо выделяются почвы равнинной и горной областей.
По данным крупномасштабного почвенного обследования, в Алтайском крае представлены более 200 разновидностей почвы [5]. По возрастающему потенциальному плодородию они располагаются в следующий ряд: светло-серые и серые лесные, каштановые, темно-серые лесные и лугово-черноземные, южные черноземы, выщелоченные черноземы,обыкновенные черноземы,оподзолен-ные черноземы. Будучи наиболее плодородными почвами, черноземы на сегодняшний день почти полностью распаханы. На их долю приходится более 76% пашни региона [6].
В статье представлены результаты агрохимического обследования пахотных земель и локального мониторинга, проводимого на реперных участках.
Учет показателей плодородия почвы осуществляли по единым методикам, принятым в агрохимической службе. С 2009 г. используются ГИС-технологии (геоинформационные системы), данные дистанционного зондирования (ДДЗ), наземных обследований и наблюдений. Все химические анализы почвы выполнены в аккредитованных испытательных лабораториях ЦАС «Алтайский», САС «Алейская», ГСАС «Кулундинская», САС «Бийская», представляющих федеральную агрохимическую службу на Алтае. Ежегодно обследуется около 700 тыс. га сельскохозяйственных угодий. В крае проведено пять полных циклов агрохимического обследования. В 2015 г. заканчивается шестой цикл [7].
результаты и обсуждение. Важнейшая часть почвы — органическое вещество (гумус). От его качественного и количественного состава зависят
Таблица 1. динамика содержания гумуса по циклам обследования*
Цикл обследования (годы проведения) Очень низкое (<2,0%) Низкое (2,1-4,0%) Среднее (4,1-6,0%) Повышенное (6,18,0%) Высокое (8,110,0%) Средне взвешенное, %
I цикл
(1965-1974) не опр. не опр. не опр. не опр. не опр. -
II цикл 68,1 1277,7 1454,7 1186,0 228,4
(1972-1987) 1,6 30,3 34,5 28,2 5,4 4,7
III цикл 388,8 1916,6 2189,4 1730,7 463,9
(1980-1990) 5,8 28,7 32,7 25,9 6,9 4,6
IV цикл 370,7 1966,4 2182,1 1410,8 450,2
(1986-2001) 5,9 30,8 34,7 22,4 7,2 4,6
V цикл 270,8 2333,0 2144,0 899.5 236,3
(1990-2007) 4,6 39,7 36,4 15,3 4,0 4,7
VI цикл
(2014, не 232,3 2449,8 2106,1 910,4 127,6
окончен) 4,0 42,0 36,1 15,6 2,3 4,7
* в числителе — площадь, тыс. га, в знаменателе — доля, % .
биологические, агрохимические и агрофизические свойства почвы, ее водный и тепловой режимы. Гумус во многом определяет пищевой режим почвы.
Средневзвешенное содержание гумуса в почвах Алтайского края стабильно и находится в пределах 4,6-4,7% (табл. 1), что может объясняться достижением величины этого показателя в старопахотных почвах «базисного минимума». На сегодняшний день 36,1% пахотных почв Алтайского края по содержанию органического вещества относится к категории среднеобеспеченных (4-6%).
Важное место в стабилизации содержания органического вещества почвы отводится применению органических удобрений. Поскольку Алтайский край, до определенного периода, отличался высокоразвитым животноводством, аграрии региона располагали достаточным количеством органических удобрений. Пик их использования пришелся на 80-е - начало 90-х гг., когда на 1 га пашни вносили более 2,0 т органических удобрений. Затем произошел заметный спад. В начале 2000 гг. величина этого показателя снизилась до 0,15 т/га, в 2014 г. - составила 0,25 т/га. Этого крайне недостаточно для поддержания положительного баланса гумуса. В сегодняшних экономических условиях для покрытия его дефицита нужны другие приемы, обеспечивающие накопление органического вещества, среди которых можно назвать выращивание многолетних трав и сидеральных культур, мульчирование почвенного покрова соломой с последующей ее запашкой [8]. Включение многолетних трав в севооборот обеспечивает рост поступления корневых и пожнивных остатков на 3-4 т/га. Запашка 250-300 ц зеленой массы сидератов эквивалентна внесению 50 т навоза. С 1 т соломы, которую раньше широко использовали в качестве подстилки для сельскохозяйственных животных, в почву поступает до 800 кг органического вещества, 5 кг азота, 2 кг фосфора, 10 кг калия. В последние годы в этом плане наметилась положительная тенденция. Многие землепользователи уже не сжигают солому в поле и всерьез задумываются над повышением уровня содержания гумуса в почве.
Один из главных факторов, лимитирующих формирование хороших и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур, - повышенная кислотность почвы. Ее негативное влияние обусловлено в первую очередь недостатком кальция, увеличением концентрации токсичных ионов алюминия, марганца и водорода, снижением доступности для растений элементов питания, ухудшением физических свойств почвы. Для роста и развития большинства сельскохозяйственных культур оптимальная кислотность почвы должна быть близкой к нейтральной.
По состоянию на 01.01.2015 г. площадь кислых почвы в крае составляла 1437,5 тыс. га, или 24,7% от обследованной пашни (табл. 2). При срав-
нении результатов первого и шестого туров обследования видно, что доля кислых почв в регионе увеличилась за 50 лет в 3 раза. Это тревожный сигнал. Единственный радикальный способ решения такой проблемы — известкование [9]. В Алтайском крае его начали проводить с 1976 г. Пик активности в этом направлении приходился на 1986-1995 гг., когда было произвестковано около 20,0 тыс. га пахотных земель. С 2000 г. такую работу в крае не проводили и только в последние 2-3 года наметились положительные изменения в этом направлении, но счет идет всего на сотни гектаров. Основным из-вестьсодержащим материалом на сегодняшний день служит дефекат (отход сахарного производства). В незначительном количестве его используют хозяйства, расположенные в непосредственной близости от сахарных заводов. Применять привозной известняк или доломитовую муку в современных условиях не представляется возможным из-за дороговизны их доставки; хотя Алтайский край располагает достаточным количеством разведанных запасов известняка, который при хорошо организованной добыче можно с успехом использовать в сельском хозяйстве. В целях расширенного воспроизводства плодородия почвы в Алтайском крае кислотность почвенной среды необходимо довести до оптимального значения путем возобновления научно обоснованного пятилетнего цикла известкования и проведения его в требуемых объемах. Если в ближайшие годы не начать серьезно заниматься этой проблемой, то дальнейшее подкисление пахотных почв приведет к частичной или полной их деградации, что в свою очередь пагубно скажется на урожайности стратегически важных культур и продуктивности всей сельскохозяйственной отрасли края.
Фосфор — важный элемент питания растений, обеспеченность которым принято считать одним из основных показателей окультуренности почвы. По мнению Д.Н. Прянишникова, для обеспечения систематического роста урожаев в почву необходимо возвращать 100% этого элемента.
По состоянию на 01.01.2015 г. площадь обследованных пахотных почв с низким и очень низким содержанием подвижного фосфора в Алтайском крае составляла 191,8 тыс. га (3,3%), средним — 1517,5 тыс. га (26,0%), повышенным — 2073,5 тыс. га (35,6%), высоким и очень высоким — 2040,5 тыс. га (35,1%). На протяжении всех циклов обследования
Таблица 2. Динамика кислотности почв по циклам обследования*
Цикл обследования (годы проведения) Кислые почвы, всего В том числе по группам
сильнокислые (рН 4,14,5) средне-кислые (рН 4,65,0) слабокислые (рН 5,1-5,5) близко к нейтральным (рН 5,6-6,0) нейтральные (рН 6,1-7,0)
I цикл 584,0 3,1 100,2 480,7 1341,5 5115,8
(1965-1974) 8,3 0,1 1,4 6,8 19,1 72,6
II цикл 819,1 7,9 118,5 692,7 2120,9 3903,5
(1972-1987) 11,9 0,1 1,7 10,1 31,0 57,1
III цикл 938,5 2,3 146,0 790,2 2270,3 3480,6
(1980-1990) 14,1 0,1 2,2 11,8 33,9 52,0
IV цикл 1031,1 4,6 173,6 852,9 2110,5 3238,6
(1986-2001) 16,2 0,1 2,7 13,4 33,1 50,7
V цикл 1223,2 13,9 228,9 980,4 2255,2 2405,2
(1990-2007) 20,8 0,2 3.9 16,7 38,3 40,9
VI цикл (2014, 1437,5 30,2 290,8 1116,5 2407,7 1980,9
не окончен) 24,7 0,5 5,0 19,2 41,3 34,0
* в числителе — площадь, тыс. га, в знаменателе — доля, %
его средневзвешенное содержание было повышенным. Наименьшим по завершенным циклам обследования (1^) оно было в 1972-1986 гг. — 137 мг/кг. Благодаря интенсивной химизации сельского хозяйства, которое отличалось большим объемом внесения фосфорных удобрений, величина этого показателя с 1987 по 2000 гг. достигала 148 мг/кг. В результате резкого сокращения поступления фосфора в почву с удобрениями его содержание вернулось на уровень 1972-1986 гг.
Роль калия более отчетливо проявляется на фоне высокого использования растениями фосфора и азота. По концентрации обменных форм этого элемента почвы Алтайского края характеризуются как высокообеспеченные. Средневзвешенная величина этого показателя по циклам обследования варьирует в пределах 207-212 мг/кг, то есть находится на оптимальном для большинства сельскохозяйственных культур уровне, несмотря на резко отрицательный баланс калия в почве. На 01.01.2015 г. его средневзвешенное содержание в почве составляло 212 мг/кг.
Негативным фактором агроэкологического состояния пахотных почв края можно считать очень низкую обеспеченность подвижной серой и важнейшими микроэлементами. Динамика последних циклов обследования показывает, что почва 67-73% пашни характеризуется средневзвешенное содержанием серы 5,1 мг/кг, чего крайне мало для формирования полноценного урожая. Низкой обеспеченностью подвижными формами цинка отличаются 94,3% пахотных земель, меди — 70,8%, кобальта — 65,5%, марганца — 55,9%, молибдена — 38,6%. При этом 77,3% почв Алтайского края характеризуются довольно высоким количеством бора.
Причина отрицательного баланса микроэлементов, особенно в последние годы, обусловлена их не-
достаточным поступлением в почву с органическими удобрениями.
Многолетние наблюдения за агроэкологической обстановкой показывают, что содержание тяжелых металлов, токсичных элементов и радионуклидов, характеризующее санитарно-гигиеническое состояние почв, не превышает ПДК и соответственно не представляет опасности для выращивания в Алтайском крае экологически безопасной сельскохозяйственной продукции.
выводы. Таким образом, за период наблюдений с 1965 по 2014 гг. пахотные земли Алтайского края в целом характеризуются стабильным содержанием органического вещества. В то же время наметились негативные тенденции по подкислению пахотных почв. Доля кислых почв с первого по пятый циклы обследования увеличилась с 8,3 до 20,8%. Необходимо в ближайшие годы начать работу по нейтрализации почвенного раствора путем известкования, в первую очередь это касается сильно и среднекислых (рН 4,1-5,0) почв.
Средневзвешенная обеспеченность фосфором после достижения максимума в годы проведения второго тура агрохимического обследования (148 мг/кг) вернулось к минимальному за годы обследования уровню 137 мг/кг. Содержание обменного калия в почвах региона за 50 лет практически не изменилось и все это время находилось на уровне 207212 мг/кг. Обеспеченность почв микроэлементами низкая. Содержание тяжелых металлов и радионуклидов позволяет производить экологически безопасную продукцию. Учитывая многолетний отрицательный баланс жизненно важных элементов питания, требуется резкое увеличение объемов применения удобрений до уровня, обеспечивающего расширенное воспроизводство плодородия почвы.
Литература.
1. Сильченко М.И., Черкасская A.M. Современное состояние земельных ресурсов Алтайского края и их использование // Земельные ресурсы Сибири. Новосибирск: Наука, 1974. С. 53-68.
2. Чекмарёв П.А., Лукин С.В. Мониторинг плодородия пахотных почв Центрально-Черноземных областей России//Агрохимия. 2013. №4. C. 11-22.
3. Чекмарев П.А., Просянникова О.И. Агрохимический мониторинг пахотных почв (на примере Кемеровской области). Кемерово: Кузбассвузиздат, 2011. 135 с.
4. Агроэкологическое состояние пахотных почв в лесостепи Республики Башкортостан / Н.А. Родин, Н.А. Середа, И.Г. Асылбаев, Р.И. Баязитова , Л.И. Баязитова // Вестник Казанского ГАУ. 2014. Т.9. №2. С. 136-141.
5. Кирюшин В.И. Экологизация земледелия и технологическая политика. М.: МСХА, 2000. 473 с.
6. Афанасьева Р.А., Мерзлая Г.Е. Динамика подвижного фосфора в различных почвах. Плодородие. 2013. №3. С 16-18.
7. Лешков А.П., Лешкова Г.Ф. Агрохимическая характеристика почв и эффективность удобрений. Барнаул: Алт. кн. из-во, 1977. 112 с.
8. Кирюшин В.И. О Белгородской модели модернизации сельского хозяйства и биологизации земледелия // Земледелие. 2013. №1. С. 3-6.
9. Состояние кислотности почв Республики Татарстан/П.А. Чекмарев, А.А. Лукманов, С.Ш. Нуриев, Р.Р. Гайров//Достижения науки и техники АПК. 2013. №12. С. 8-11.
DYNAMICS OF FERTILITY OF ARABLE SOILS OF ALTAI KRAI
V.N. Sarykin, V.A. Dammer
Center of Agrochemical Service «Altaiskiy», Nauchny gorodok, 33, Barnaul, 656910, Russian Federation
Summary. The article presents the results of long-term monitoring of soil fertility of Altai Krai, carried out by the agrochemical service for fifty years. Weighted average humus content of 5 completed cycles of the survey is in the range of 4.6-4.7%. In the dynamics an annual growth of areas of acid soils is registered since 1965 to 2014. In the first cycle of the survey, they were 8.3%; in the fifth cycle they occupied 20.8%. Without liming 242,800 ha of arable lands (4.1%) with pH less than 5.0 are unsuitable for crop cultivation. The largest quantity of acid soils located in the foothills of the Altai (Prisalairskaya and Bijsko-Chumyshskaya zones). Throughout the period of the survey the dynamics of the content of mobile phosphorus varied wave-like. The minimal values of this index were registered in 1972-1986 (137 mg/kg), the maximal ones-in 1987-2001 (148 mg/kg). The weighted average content of exchangeable potassium in the soil of the region has hardly changed during the research and was equal to 207-222 mg/kg. The soils of the region are characterized by the stable content of microelements, nonhazardous concentrations of heavy metals and calm radiological background that allows producing of environmentally friendly crop production.
Keywords: fertility, humus, phosphorus, potassium, trace minerals, soil acidity.
Author Details: V.N. Saprykin, director (e-mail: [email protected]); V.A. Dammer, head of divison
For citation: Saprykin V.N., Dammer V.A. Dynamics of Fertility of Arable Soils of Altai Krai. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2015. V.29. No11. Pp. 8-10 (In Russ.).
