CC BY
40
УДК 631.45:631.8
динамика почвенных показателей юго-восточных и южных районов воронежской
области
М.А. ЖАБИН, кандидат сельскохозяйственных наук, директор (e-mail: [email protected])
С.В. МУХИНА, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора
Ю.А. КОНОВАЛОВ, начальник отдела
Н.И. КАЛАШНИКОВ
САС «Таловская», квартал V, 84, пос. 2-го уч-ка Института Докучаева, Таловский р-н, Воронежская обл., Российская Федерация
Резюме. В работе представлен анализ результатов 50-летнего мониторинга показателей плодородия почв юго-восточных и южныхадминистративныхрайонов Воронежской области, а также агроэкологическое состояние пашни на 01.01.2015 г. Результаты I-VIII циклов агрохимического обследования свидетельствуют, что за анализируемый период существенных изменений по содержанию гумуса и рНка не прослеживалось. Средневзвешенное содержание гумуса по зоне составляет 5,2%, почвы характеризуются как малогумусированные. Основная часть почв имеет нейтральную реакцию. Средневзвешенное количество подвижного фосфора в почве пахотных земель повысилось на 31,3% и достигло 88 мг/кг (среднеобеспеченные), подвижного калия - на 11,4% до 127мг/кг(высокообеспеченные). Почвы обследуемой зоны низко обеспечены такими биогенными элементами, как цинк, медь, кобальт, марганец, что лимитирует рост урожайности сельскохозяйственных культур и вызывает целесообразность применения микроудобрений. По валовому содержанию солей таких тяжелых металлов, как цинк, свинец, ртуть и кадмий, пахотные почвы обследуемых районов относятся к первой группе, валового мышьяка - к III группе. Ключевые слова: плодородие, почва, динамика, гумус, фосфор, калий, кислотность.
Для цитирования: Динамика почвенных показателей юго-восточных и южных районов Воронежской области / М.А. Жабин, С.В. Мухина, Ю.А. Коновалов, Н.И. Калашников //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №11. С. 14-16.
Основа земледелия - плодородие пахотных почв, его сохранение и воспроизводство. Результаты сплошного агрохимического обследования и мониторинга плодородия показывают проявление деградации почв через ухудшение агрохимических характеристик сельскохозяйственных угодий: дегумификацию пахотного слоя, нарушение баланса питательных элементов вследствие превышения их выноса с урожаем над возвратом с удобрениями [1, 2, 3]. Ежегодный вынос питательных веществ из почв пашни в результате сельскохозяйственной деятельности в 5 раз превышает возврат их с вносимым объёмом удобрений, который составляет сегодня по России 1,5 млн т д. в. [4]. Негативные процессы не обошли и ЦентральноЧернозёмный регион, в том числе Воронежскую область [5, 6]. Уникальный профиль, агрономическая ценность и экологическая устойчивость чернозёма вполне позволяют считать его эталоном почв. Не случайно история о кубическом монолите воронежского чернозёма, который в 1900 г. продемонстрировали на Всемирной выставке в Париже, а затем длительное время хранили в агрономическом музее университета Сорбонны, известна большинству почвоведов мира [7].
Цель нашей работы - анализ результатов мониторинга состояния плодородия почв, динамики агрохимических параметров и показателей экологической безопасности земель сельскохозяйственного назначения юго-восточных и южных районов Воронежской
области за пятидесятилетний период деятельности станции агрохимической службы «Таловская».
Условия, материалы и методы. Воронежская область занимает центральное положение в чернозёмной зоне европейской части России. Ее площадь превышает 5 млн га, протяженность с юга на север составляет 350 км, с запада на восток - 300 км. В области 32 сельскохозяйственных, административных района, из них 13 юго-восточных и южных районов обслуживает ФГБУ «САС «Таловская». Площадь землепользования хозяйств зоны обслуживания составляет 1722,8 тыс. га, в том числе пашни - 1309,7 тыс. га, сенокосов - 61,0 тыс. га, пастбищ - 324,6 тыс. га, залежи - 20,2 тыс. га, многолетних насаждений - 7,3 тыс. га.
Климат обследуемых районов характеризуется довольно жарким летом и холодной зимой. Осадки выпадают неравномерно, со значительными колебаниями по годам и сезонам. На территории обслуживаемой зоны в среднем за год выпадает 450-500 мм осадков. Характерная особенность пространственного распределения их - уменьшение с юго-востока на юг. Вся территория находится в зоне неустойчивого увлажнения.
Преобладающее развитие получили почвы чернозёмного ряда, которые считаются зональными. В основном это чернозём обыкновенный, на долю которого приходится 63,1% площади и чернозём типичный (21,5%), чернозём выщелоченный занимает 7,7%, лугово-чернозёмные почвы - 3,7%, чернозём южный - 2,0%, другие почвы - 2,0%. Чернозёмы типичные преобладают в лесостепной природной зоне, к которой относятся Таловский, Новохопёрский и Бобровский районы. В остальных десяти районах степной природной зоны (Россошанский, Петропавловский, Павловский, Ольховатский, Кантемировский, Калачеевский, Воробьёвский, Верхнемамонский, Бутурлиновский, Богу-чарский) преобладают чернозёмы обыкновенные.
При обследовании пахотного горизонта почвы в слое 0-25 см отбирали одну объединённую почвенную пробу с площади 15 га. Определение показателей почвенного плодородия проводили по единым методикам, принятым в агрохимической службе. В отобранных образцах определяли: органическое вещество (гумус) по Тюрину в модификации ЦИНАО, подвижные формы фосфора и калия по Чирикову в модификации ЦИНАО, рНКС| методом ЦИНАО, содержание валовых форм солей тяжёлых металлов - методом атомно-абсорбционной спектро-фотометрии, их подвижных форм - с использованием ацетатно-аммонийного буферного раствора рН 4,8. За пятидесятилетний период деятельности выполнено 9 полных циклов агрохимического обследования, но так как почвенные образцы, отобранные в 2015 г. ещё не проанализированы, в работе приведены данные за 8 туров.
результаты и обсуждение. Наиболее важный интегральный показатель плодородия почвы - гумус, который в силу особенностей химического строения, биологической доступности, высокой энергоёмкости определяет основные почвенные свойства и режимы.
Средневзвешенное содержание гумуса в первом туре обследования составляло 5,16 %, в восьмом туре - 5,20 % (табл. 1). Можно сказать, что гумусное состояние почвы за пятидесятилетний период в обследуемых районах
Таблица 1. динамика основных показателей плодородия пахотных почв юго-восточных и южных районов воронежской области
Гумус, % РОО, мг/кг К2О, мг/кг рН
Район
1965- 2006- 1965- 2006- 1965- 2006- 1986- 2006-
1970 г. 2010 г. 1970 г. 2010 г. 1970 г. 2010 г. 1990 г. 2010 г.
Таловский 6,37 6,00 73 85 126 133 5,9 5,9
Бобровский 5,56 5,50 73 117 112 115 5,7 5,6
Новохопёрский 5,03 5,50 75 114 137 148 5,8 5,9
Бутурлиновский 6,40 6,00 83 106 117 135 6,1 6,1
Богучарский 4,04 4,30 57 93 107 137 6,1 6,5
Воробьёвский 6,32 5,80 79 90 129 137 6,1 6,2
Верхнемамонский 4,10 5,00 63 78 103 139 5,9 6,2
Кантемировский 4,97 4,90 55 74 104 139 6,2 6,6
Калачеевский 5,30 5,30 65 73 127 136 6,2 6,4
Россошанский 5,15 5,10 65 76 121 120 6,2 6,6
Ольховатский 5,39 5,30 62 73 95 107 6,3 6,3
Павловский 4,56 4,50 67 79 112 106 5,9 5,8
Петропавловский 3,93 4,00 59 87 98 106 5,9 5,7
По районам 5,16 5,20 67 88 114 127 6,0 6,1
Воронежской области практически не изменилось. В 1990-1995 гг. намечалась тенденция снижения величины этого показателя в результате сокращения применения органических и минеральных удобрений. Потребность растений в элементах питания в те годы большей частью удовлетворялась за счет минерализации органического вещества почвы. На сегодняшний день сельхозтоваропроизводители в обследуемых районах вносят органические удобрения в количестве около 2,2 т/га в расчете на посевную площадь и 6,3 т/га на удобренную. При этом для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почвах региона необходимо ежегодно вносить 6-8 т/га органических удобрений. Кроме того, в хозяйствах стали уделять внимание подбору севооборотов с благоприятным соотношением гумусоемких и гумусосберегающих культур, наращиванию доли однолетних и многолетних трав в структуре посевных площадей, посеву зернобобовых, использованию в качестве органического удобрения сидеральных культур и соломы. Запахивание соломы в среднем по районам составляет 1,3 т/га.
Наиболее высоким содержанием гумуса в пахотном горизонте характеризуются юго-восточные районы области: Таловский, Бутурлиновский (6,00 %), Воробьев-ский (5,80 %). В почвах южных районов величина этого показателя несколько ниже: Петропавловский - 4,00%, Богучарский - 4,30%, Павловский - 4,50%.
Сравнительная оценка содержания гумуса между I и VIII турами обследования показывает, что в Таловском, Бобровском, Бутурлиновском, Воробьевском, Кантемиров-ском, Россошанском, Ольховатском, Павловском районах наметилась тенденция к снижению величины этого показателя. В Новохопёрском, Богучарском, Верхнемамонском, Петропавловском районах отмечается обратная ситуация, а в Калачеевском районе количество гумуса в агрогенном горизонте сохраняется на уровне 1965 г.
Еще один важный показатель, характеризующий уровень плодородия почвы - содержание подвижного фосфора. В целом по обследуемым районам оно находится на среднем и повышенном уровне. Повышенная величина этого показателя отмечена в Бобровском, Новохопёрском и Бутурлиновском районах (от 106 до 117 мг/кг). На остальной территории содержание подвижных фосфатов варьирует от 73 до 93 мг/кг. К югу области количество фосфора в пахотных горизонтах почв постепенно уменьшается.
Результаты сравнительной оценки содержания фосфора по циклам обследования показывают, что к VIII туру средневзвешенное количество подвижных форм этого элемента увеличилось, относительно I тура, на 31,3%. Если в 1965-1970 гг. концентрация подвижных фосфа-
тов находилась на уровне 67 мг/кг, то в 2006-2010 гг. -88 мг/кг. При этом доля почв с повышенной и высокой обеспеченностью увеличилась с 8,8 до 29,6% и с 0,8 до 5,8% соответственно. Одновременно доля почв с низким содержанием подвижного фосфора уменьшилась с 24,6 до 11,0%, со средним - с 58,9 до 51,3 %.
Потенциальное плодородие чернозёмов характеризуется повышенной обеспеченностью подвижным калием по причине его значительных запасов в почвообразующей породе, представленной в большинстве своём лессовидными суглинками. Содержание подвижных форм этого элемента с 1965 по 2010 г. увеличилось во всех районах в среднем до 11,4 %. Если в I туре оно составляло 114 мг/кг, то в VIII - 127 мг/кг. Доля почв со средней обеспеченностью за этот же период снизилась с 11,4 до 8,9%. Концентрация подвижного калия в пахотном горизонте юго-восточных и южных районов в подавляющем большинстве находится в пределах четвертого и пятого классов обеспеченности (повышенный и высокий уровень). На пашню с повышенным содержанием подвижного калия приходится 33,4% от всей обследуемой площади, с высоким - 50,8%.
Средневзвешенное содержание подвижного калия в почве по административным районам варьирует в пределах от 106 мг/кг в Павловском, Петропавловском до 139-148 мг/кг в Верхнемамонском, Кантемировском, Новохопёрском районах.
Важный фактор почвенного плодородия, серьезно влияющий на формирование урожая сельскохозяйственных культур, - кислотность, которая в естественных условиях формируется в ходе почвообразовательного процесса. Реакция почвы не постоянна. Она изменяется под воздействием кислот, образующихся в почве в результате биологических, химических и физико-химических процессов, выноса кальция и магния урожаем, их вымывания из кор-необитаемого слоя с нисходящими токами воды и др.
Мониторинг за состоянием плодородия позволил установить, что с 1986 по 2010 гг. величина обменной кислотности почвы в зоне обслуживания сдвинулась на 0,1 единицу в сторону повышения отрицательного логарифма. Характеризуя ситуацию отдельно по административным районам, следует отметить, что только в трёх (Бобровском, Павловском, Петропавловском) из тринадцати обследуемых районов наблюдается тенденция к изменению реакции почвы в сторону снижения отрицательного логарифма на 0,1 -0,2 единицы. В остальных районах реакция смещается в сторону его увеличения на 0,1-0,4 единицы. В целом за период с IV по VIII тур агрохимического обследования доля слабокислых почв увеличилась с 13,3 до 15,2%, близких к нейтральным - с 22,9 до 23,1%. Процент сильнокислых и среднекислых почв уменьшился, соответственно, с 0,8 до 0,1% и с 3,6 до 2,2%. Доля почв с нейтральной реакцией не изменилась и составляет 59,4%.
На сегодняшний день почвы Таловского, Бобровского, Новохопёрского, Павловского, Петропавловского районов имеют реакцию близкую к нейтральной (рНКС 5,6-5,9), остальных районов - нейтральную (рНш 6,1 -6,6).
Поскольку почва служит основным источником поступления микроэлементов в растения, без учета содержания
и доступности их в почвах невозможно обосновать применения микроудобрений.
На 01.01.2015 г. средневзвешенное содержание подвижного цинка по обследуемым районам составило 0,4 мг/кг (табл. 2). При этом их почвы слабо обеспечены подвижной медью, количество которой в среднем составляет 0,13 мг/кг, что обусловлено физико-химическим действием карбоната кальция, адсорбирующего и прочно удерживающего Си на поверхности своих частиц. Кроме того, почва обследуемых районов отличается низкой концентрацией марганца и кобальта.
В связи с этим возникает необходимость разработки рекомендаций по внесению микроудобрений для оптимизации питания сельскохозяйственных культур, возделываемых на почвах южных и юго-восточных районов Воронежской области.
Сформированные тысячелетиями почвы выполняют функции универсального поглотителя и нейтрализатора различных загрязнителей, к числу которых относятся соединения тяжелых металлов. На 01.01.2015 г. валовое содержание солей цинка, свинца, ртути и кадмия в пахот-
Таблица 2. Содержание подвижных микроэлементов в пахотных почвах юго-восточных и южных районов воронежской области на 01.01.2015 г., мг/кг
Район Zn Cu Mn Co
Таловский 0 , 3 0 , 08 5 , 1 0,08
Бобровский 0 , 4 0 , 11 6 1 0,10
Новохопёрский 0 , 4 0 , 12 4 6 0,10
Бутурлиновский 0 3 0 08 3 , 9 0,10
Богучарский 0 4 0 20 6,4 0,12
Воробьёвский 0 3 0 , 15 5,8 0,11
Верхнемамонский 0 3 0 12 5,1 0,08
Кантемировский 0 3 0 08 7,1 0,08
Калачеевский 0 4 0 08 3,5 0,05
Россошанский 0 4 0 , 16 4,6 0,09
Ольховатский 0 , 7 0 18 6,1 0,12
Павловский 0 3 0 13 5,3 0,09
Петропавловский 0 4 0 11 3,8 0,10
По районам 0,4 0 , 13 5,2 0,09
Таблица 3. валовое содержание солей тяжелых металлов в пахотных почвах юго-восточных и южных районов воронежской области на 01.01.2015 г., мг/кг
Район Zn Pb Hq Cd As
Таловский 31 ,1 13 12 0, 02 0 41 2 65
Бобровский 31 ,0 16 ,22 0, 02 0 42 2 05
Новохопёрский 22 ,1 8,00 0, 02 0 21 3 55
Бутурлиновский 31 ,8 11 ,10 0, 02 0 36 2 64
Богучарский 30 ,1 12 ,50 0, 01 0 40 2 35
Воробьёвский 33 ,2 12 ,20 0, 02 0 40 4 05
Верхнемамонский 32 ,0 11 ,10 0, 02 0 ,38 1 80
Кантемировский 35 ,2 14 ,30 0 02 0 ,32 2 95
Калачеевский 29 ,2 12 02 0 15 0 ,41 3 85
Россошанский 36 ,7 14 ,05 0 02 0 ,42 3 21
Ольховатский 36 ,0 14 ,12 0 02 0 ,46 2 30
Павловский 27 ,0 11 ,00 0 02 0 ,42 2 75
Петропавловский 29 ,6 11 ,80 0 01 0 ,38 1 80
По районам 31 ,2 12,4 0 02 0 38 2 77
ных почвах обследуемых районов не превышало 0,5 ПДК (табл. 3), что соответствует первой группе загрязнённости. По мышьяку величина этого показателя превышает ПДК, что соответствует третьей группе.
выводы. Результаты мониторинга за 50-летний период показали, что почвы административных районов юго-востока и юга Воронежской области различаются по своему плодородию. Существенных изменений по содержанию гумуса и рНКС| не прослеживалось. В среднем по зоне почвы характеризуются как малогу-мусированные с содержанием гумуса 5,2%. Основная их часть имеет нейтральную реакцию. Уровень обеспеченности подвижным фосфором средний - 88 мг/кг, подвижным калием - высокий (127 мг/кг). Низкая аккумуляция в агрогенном горизонте почв таких биогенных элементов, как цинк, медь, кобальт, марганец позволяет отнести их содержание к лимитирующим факторам роста урожайности культур, что следует учитывать при разработке системы применения удобрений, а именно возникает целесообразность применения микроудобрений.
Литература.
1. Сычёв В.Г., Лунев М.И., Павлихина А.В. Современное состояние и динамика плодородия пахотных почв России //Плодородие. 2012. №4. С. 5-7.
2. Чекмарев П.А., Просянникова О.И. Агрохимический мониторинг пахотных почв (на примере Кемеровской области). Кемерово: Кузбассвузиздат, 2011. 135 с.
3. Щеглов Д.И. Гумусовый профиль чернозёмов: процессы формирования и направление эволюции // Антропогенная эволюция чернозёмов. Воронеж: ВГУ, 2000. С. 71-100.
4. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Воронежской области: Под общей ред. А.В. Гордеева. Воронеж: Кварта, 2013. 446 с.
5. Орёл А.Н., Романюк В.Н., Перегудов Н.И. Возвратим былую силу чернозёму //Агрохимический вестник. 2002. №5. С.33-34.
6. Мониторинг калийного режима чернозёмов ЦЧР/ П.А. Чекмарев, С.В. Лукин, Ю.И. Сискевич, Н.П. Юмашев, В.И. Корчагин, А.Н. Хижняков //Достижения науки и техники АПК. 2011. №8. С. 3-6.
7. Щербаков А.П., Васенев И.И. Антропогенная эволюция чернозёмов. Воронеж: ВГУ,2000. 412 с.
DYNAMICS OF SOIL INDICATORS OF THE SOuTH-EAST AND SOuTHERN REGIONS
of Voronezh region
M.A. Zhabin, S.V. Mukhina, Yu.A. Konovalov, N.I. Kalashnikov
Station of agrochemical service «Talovskaya», kvartal V, 84, pos. 2 Uchastka Instituta Dokuchaeva, Talovsky r-n, Voronezhskaya obl., Russian Federation
Summary. The work presents the analysis of results of fifty-year summer monitoring of fertility conditions of soils of the south-east and southern administrative districts of Voronezh region, as well as agroecological condition of arable land at 01/01/2015. The results of the I-VI11 cycles of the inspection showed that for this period the essential changes on the humus content and pHKCI did not occur. The average weighted humus content of the zone is 5.2%; soils are characterized as low-humic. The general part of soil has neutral reaction. The weighted average content of mobile phosphorus in arable lands increased by 31.3% and reached 88 mg/kg (the average provision). The weighted average content of mobile potassium grew by 11.4% and reached 127 mg/kg (the high provision with mobile potassium). The soils of the examined area are low provided with such biogenic elements as zinc, copper, cobalt, manganese, which limits the growth of productivity of crops. There is an expediency of use of microfertilizers. According to the gross content of salts of such heavy metals as zinc, lead, mercury and cadmium, the arable soils of the surveyed areas related to the first group, according to the content of arsenic-to the III group. Keywords: fertility, soil, dynamics, humus, phosphorus, potassium, acidity.
Author Details: M.A. Zhabin, Cand. Sc. (Agr.), director (e-mail: [email protected]); S.V. Mukhina, D. Sc. (Agr.), deputy director; Yu.A. Konovalov, head of division; N.I. Kalashnikov
For citation: Zhabin M.A., Mukhina S.V., Konovalov Yu.A., Kalashnikov N.I. Dynamics of Soil Indicators of the South-East and Southern Regions of Voronezh Region. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. No11. Pp. 14-16 (In Russ.).
