CC BY
133
ИЗВЕСТКОВАНИЕ - ГЛАВНЫЙ ФАКТОР СОХРАНЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
ил шилышков
НИ. АКАНОВА
НА ЗЕЛЕНОЕ
ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова
Агрономическое значение известкования как фактора урожайности и оптимизации реакции среды в почве общеизвестно. Этот приём широко внедрён в практику мирового земледелия, и наука постоянно ищет пути его совершенствования и повышения эффективности. Как природоохранному фактору известкованию почв уделяется гораздо меньше внимания, хотя в современных условиях это не менее важно.
Результаты длительных полевых опытов и практика земледелия свидетельствуют о постоянном восстановлении устраняемой известкованием избыточной кислотности почвы. Этому способствуют процессы разложения органических остатков, приводящие к образованию органических кислот. Например, по расчётам специалистов в Германии при разложении ботвы свеклы образуется такое их количество, для нейтрализации которого необходимо более 1 т СаС03. Кроме того, к подкислению почвенной среды приводят корневые выделения растений, а также многие биохимические процессы в почве.
Во многих странах, в том числе и в нашей, начали выпадать «кислые» дожди, которые хотя инеоченьсиль-но, но влияют на повышение кислотности почвы. С ростом интенсификации земледелия резко увеличивается обеднение почвы основаниями вследствие выноса кальция и магния урожаями, но главным образом в результате их миграции из корнеобитаемого слоя с инфильт-рационными водами.
Многолетние исследования показали, что применение физиологически кислых форм минеральных удобрений и возросшая агрессивность атмосферных осадков приводят к повышению концентрации кальция и магния в лизиметрических водах, что свидетельствует об их потере из корнеобитаемого слоя.
По нашим данным в период 1980-1990 гг. изменился химизм процесса вымывания элементов из почвы, увеличилось вымывание легкоподвижных несорбируемых почвой анионов 8042', М)3% С1", увлекающих за собой эквивалентное количество катионов, в основном Са2+, М{>2+. Ежегодно дерново-подзолистые пахотные почвы теряют до 180.. .200 кг/га Са и 25.. .40 кг/га М§ [ 1 ]. Миграция этих элементов на выщелоченных и оподзоленных чернозёмах изучена недостаточно, но имеющиеся сведения подтверждают, что и в них содержание оснований уменьшается также интенсивно (около 140...380 кг/га в год) [2]. Практически компенсировать естественные потери оснований из корнеобитаемого слоя можно только путем известкования. Органические удобрения эту функцию
могут выполнить лишь при внесении высоких доз (не менее 15....20 т/га ежегодно).
Известкование почвы полными дозами снижает подвижность органического вещества [3]. После удаления кальция из почвы подвижность органических веществ в ней восстанавливается. То есть известкование дает возможность регулировать интенсивность и направленность процессов разложения органического вещества в почве, оно предохраняет гумус от выщелачивания из пахотного слоя благодаря образованию более устойчивых соединений — гуматов кальция.
Важнейшая природоохранная функция известкования состоит в том, что при оптимизации реакции почвенной среды улучшаются фосфатный и азотный режимы, а также на 20...40 % уменьшается вымывание
калия. Причём это действие, особенно в отношении фосфатного режима, очень продолжительно. Изменение азотного питания на произвесткованных почвах настолько существенно, что его нужно учитывать при расчёте доз азота, иначе неизбежно ухудшение качества продукции (полегание зерновых, снижение крахмалистости клубней картофеля и др). На произвесткованных полными дозами почвах можно на 15...20 % снижать нормы азотных и фосфорных удобрений.
На почвах с очень кислой реакцией среды, содержащих много активного алюминия, применение минеральных удобрений без известкования не только не эффективно, но и опасно. Поскольку из-за слабого использования их питательных веществ растениями могут загрязняться поверхностные и инфиль-трационные воды.
Об эффективности сочетания известкования с удобрениями можно судить, например, по результатам опыта Костромской опытной станции [4]. Они свидетельствуют, что на слабоокультуренной почве с сильной степенью кислотности (pH 4,0, Нг 6,5 мэкв) и высоким содержанием подвижного алюминия (11,7 мг/100 г почвы) прибавка урожая от известкования в 1,5-2,0 раза выше, чем от внесения минеральных удобрений, а эффективность NPK при оптимальной реакции среды в почве может удваиваться и утраиваться. Поэтому применение минеральных туков на почвах с очень кислой реакцией без предварительного известкования следует запрещать.
Экологическая роль известкования проявляется в активизации деятельности полезных микроорганизмов, особенно азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий, что в итоге улучшает азотное питание растений. Повышение биологической активности почвы способствует переводу трудно растворимых соединений фосфора почвы и фосфоритной муки в усвояемые формы. Результаты опытов показали, что сочетание известкования с фосфоритованием и культурой клевера позволяет в даль-
нейшем получать 40... .45 ц/га зерна озимой пшеницы без использования азотных удобрений.
Близкая к нейтральной реакция среды в пахотном и подпахотном слоях необходима для жизнедеятельности дождевых червей, улучшающих условия аэрации, фильтрации и способствующих образованию водопрочных агрегатов.
В условиях техногенного загрязнения почв токсическими элементами, особенно тяжелыми металлами, известкование высокими дозами может в 5-10 раз снижать их поступление в растения. Например, уменьшение накопления радиоактивного стронция происходит из-за антагонизма между кальцием и этим элементом. По данным Б.С. Пристера (1990) при изменении pH почвы от 4,1 до 7,2 коэффициенты перехода 137Сз в растения уменьшаются в 2-10 раз [5]. Исследования Н.М. Белоуса показали, что оптимизация реакции среды в почве на фоне минеральных удобрений сокращает поступление радионуклидов в растения на 60...80 % [6].
Еще один аспект природоохранной роли известкования — использование миллионов тонн известьсодержащих отходов и побочных продуктов металлургической, горнорудной, перерабатывающей промышленности и тепловых электростанций, отвалы которых занимают большие площади плодородных почв. Опыт зарубежных стран свидетельствует о возможности их широкого применения. Например, в ассортименте известковых удобрений Германии 3/4 представлены различными видами металлургических шлагов. Отечественные исследования показали, что путём направленного воздействия при их образовании можно менять структуру и минералогический состав шлаков, увеличивая содержание активнодействующего вещества [7].
В то же время нельзя забывать, что многие из таких отходов содержат токсические элементы и соединения. Поэтому перед их использованием необходимо проводить тщательную агрохимическую, технологическую, токсикологическую и радиологическую оценку. К сожалению, этот вопрос крайне слабо или совершенно не изучена. Следует начать исследования по токсикологической оценке потенциально высокоэффективных известьсодержащих отходов промышленности, иначе для сельского хозяйства они будут потеряны.
Сегодня при резком сокращении масштабов известкования (в 2000-2006 гг. в среднем ежегодно известь вносили на площади 350...400 тыс. га при потребности 7...8 млн ш) обеднение почв основаниями достигло катастрофического уровня. В результате происходит рост пло -щади кислых почв, которая по нашим расчётам достигает 54...56 млн га (средняя ежегодная интенсивность под-кисления составляет 0,02...0,03 pH). Больше половины пашни Нечернозёмной зоны характеризуется избыточной кислотностью, которая постоянно возрастает. Например, за последние годы площадь таких почв в Смоленской области увеличилась на 8,2 %, во Владимирской — на 4,3 %, в Московской — на 3,8 %.
Ещё интенсивнее растет кислотность в зоне не только выщелоченных и оподзоленных, но и обыкновенных чернозёмов. Так, в Белгородской области за 1979 по
2003 гг площадь кислых почв увеличилась почти в 3 раза (с 12,4 до 35,6 %), а сильнокислых — в 7,6 раза. Выявлены участки с кислыми почвами там, где раньше их никогда не было (Саратовская область, Краснодаре кий край).
Мы обобщили результаты многолетних полевыхопы-тов [8], выявившие закономерность динамики изменения кислотности произвесткованных почв (см. рисунок)
действия известковых удобрений.
и составили прогноз развития этого процесса до 2010 г (табл. 1), согласно которому средневзвешенный показатель pH пахотных почв уменьшится на 0,24 (до 5,14), а среднегодовое изменение показателя активной кислотности в сторону снижения достигнет 0,034.
Таблица 1. Прогноз структуры кислотности пахотных почв на 2010 год
Гауппа почв по pH Исходная (2003 г.) Через 7 лет (2010 г.)
млн га % млн га\ %
5,6. ..6,0 24,0 40,9 7,2 12,3
5,1...5,5 22,5 38,2 29,9 51,2
4,6. ..5,0 9,6 16,2 17,0 29,2
4,5 и менее 2,72 4,6 4,3 7,3
Всего 58,8 58,4
в том числе с pH
5,0 и менее 12,3 20,9 21,3 36,4
Обобщенные результаты лизиметрических исследований за 25 лет показали, что для компенсации естественных потерь кальция и магния из почвы необходимо ежегодное их поступление в размере не менее 400. ..450 кг/га в пересчете на СаС03. К аналогичным выводам пришли и в Белорусском НИИ почвоведения и агрохимии. Эти д анные стали основным аргументом при расчете потребности в известковых удобрениях России и Белоруссии.
В последние годы большое внимание уделяется балансу углерода в почвах, эмиссии и накоплению С02 в атмосфере [9]. Потенциально карбонатные формы известковых удобрений могут быть источником выделения С02 в атмосферу, так как содержат в сухом и чистом СаС03 12 % углерода (С). Однако если сравнить это количество с тем, которое образуется при использовании нефти и угля, то оказывается, что доля известковых удобрений составляет всего лишь 0,31 % (табл. 2). Причем в 1985 г, данные которого взяты при проведении сравнительной оценки, баланс кальция в земледелии был положительным. В результате в почве накапливалось примерно 25 % внесённых с карбонатов, а остальные компенсировали потери кальция от вымывания из корнеобитаемого слоя с инфильтрационными водами и выноса растениями. По данным многолетних лизиметрических опытов мы уста-
Таблица 2. Количество углерода в топливе и известковых удобрениях [10]
Потенциальные источники С02 Произведено, млн т Содержание С, % С
млн т %
Нефть 595 85,5 509,0 45,7
Уголь каменный 495 94,1 466,0 41,8
Уголь бурый 153 88,4 135,0 12,2
Известковые
материалы 50 12x0,65 3,9 0,3
новили, что при низком уровне применения удобрений кальций мигрирует вследствие вымывания, главным образом, в форме бикарбонатов, которые содержат 14,8 % углерода. В последние 5 лет уровень использования известковых материалов настолько низок, что из почвы убывает в 8-10 раз больше углерода, чем вносится с карбонат-
ными формами извести. Кроме того, с 1 т СаС03 в почву поступает 120 кг С, а в прибавке урожая с органической массой связывается примерно 340...350 кг С. Все это свидетельствует, что известкование почв нельзя считать фактором загрязнения атмосферы оксидом углерода СОг Таким образом, известкованию почв как природоохранному фактору нет альтернативы. Мировой опыт ведения сельского хозяйства свидетельствует об активной роли государственной поддержки химической мелиорации почв. Нам же следует восстановить опыт СССР, в котором такие мероприятия осуществлялось полностью за счёт государства. Иначе мы будем ежегодно терять в пересчёте на зерно до 20 млн т сельскохозяйственной продукции, не говоря о резком ухудшении ее качества при возможном загрязнении растений и грунтовых вод различными токсичными веществами.
Литература.
1. Шшышков ИЛ, Мельникова М.Н., Пименов ЕЛ Потери элементов из почвы/Химизация сельского хозяйства. —1990,-Мб.- С. 12-15.
2. Ивойлов А.В. Влияние известкования и минеральных удобрений на продуктивность зернопропашного севооборота и плодородия выщелоченного чернозёма/Автреф. дис. ...канд. с.-х. наук. — М., 1988. -20с.
3. Шедеров С.Г. Влияние извести на органическое вещество почвы и удобрений/Вопросы известкования дерново-подзолистых, почв// Труды ВИУА — 1961. -Вып. 38,- С. 117-127.
4. Петрова И. С. Агрожономическая эффективность сочетания возрастающих, доз минеральных и известковых удобрений//Бюм. ВИУА,—1987. — №82. -С. 68-72
5. ПристерБ.С., ОмельяненкоНП., ПерепелятниковаЛВ. Миграциярадионуклидов в почве и переход их врастения. Почвоведение, № 10,1990, С. 51-60.
6. Белоус НМ., Шаповал В.Ф. Продуктивность пашни и реабилитация песчаных почв. Брянск, 2006,430с.
7.Васильева СЛ. Э^фекттивность металлургических шлаков в качестве известковых удобрений в зависимости от химического, гранулометрического иминеральгического составов. Автореф. канд. дисс. М.-1975.- 25с.
8. Шилышков ИЛ., Ермолаев СЛ, Аканова НЛ. Баланс кальция и динамика кислотности пахотных почв в условиях известкования. М., 2006,155с.
9. Иванов АЛ., Сиротенко О.Д., Алексахин P.M. и др. Глобальные проявления изменения климата в агропромышленной сфере. М., 2004,330с.
10. СССР в цифрах и фактах в 1985году. М. Финансы и статистика, 1986,254с.
ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ 1,2-ДИГИДРО-4Н-ЗД-БЕНЗОКСАЗИНОВ
АЛ БОРОДАВКО
Т.П. КОСУЛИНА, доктор химических наук В. Д. СТРЕЛКОВ, кандидат химических наук Кубанский ГТУ
Е.В. ГРОМА ЧЕВСКАЯ, доктор химических наук ЛИ. ИСАКОВА, кандидат химических наук ВНИИ биологической защиты растений
Во всем мире обостряется противоречие между необходимостью использования химических средств для повышения продуктивности и стабильности сельскохозяйственного производства и опасностью последствий их применения для человека и окружающей среды. Идеал химии средств защиты растений будущего—малотоксичные экологически чистые препараты, эффективные в минимальных дозах [1,2].
Применение регуляторов роста в сельском хозяйстве в последние годы становится обязательным мероприятием, позволяющим решать проблемы повышения урожайности сельскохозяйственных культур, одновременности сроков созревания, снижения потерь и улучшения качества продукции. Ассортимент веществ этой
группы сегодня интенсивно расширяется и улучшается. Курс на использование экологически чистых средств защиты растений, при применении которых более рационально используются природные ресурсы взят и в благоприятных условиях ведущего сельскохозяйственного региона России — Кубани [3].
Один из наиболее важных объектов окружающей среды — почва. Она густо населена многочисленными организмами. Мельчайшие из них—бактерии и грибы—активно участвуют в превращении веществ, служащих пищей высшим растениям. Сведения о токсичности регуляторов роста для различных почвенных микроорганизмов ограничены, что связано, видимо, с относительно недавней практикой их применения [2].
Среди микроорганизмов чаще других позитивным действием на растения отличаются бактерии из рода Pseudomonas, участвующие в процессе гумусообразова-ния. Им присуща высокая динамичность роста, способность поселяться в ризосфере и ризоплане культивируемых растений, вытесняя при этом негативно влияющие микроорганизмы. Указанные бактерии в большей или меньшей степени могут синтезировать гормоны роста, фиксировать азот атмосферы, переводить соединения
