CC BY
187
В. С. Цховребов [V. S. Tskhovrebov], А. А. Новиков [A. A. Novikov], Д. В. Калугин [D. V. Kalugin]
ОСНОВНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОЧВ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
The main environmental problems soil Stavropol region
Установлено, что основными экологическими проблемами почв края являются слитизация, подтопление, вторичное засоление, снижение содержания элементов питания, развитие водной и ветровой эрозии, которые распространены как в черноземной так и каштановой зонах.
Ключевые слова: черноземы, каштановые почвы, солонцы, солончаки, слитизация, подтопление, засоление.
It has been established that the major environmental problems of soil edges are slitizatsiya, waterlogging, salinization, reduction of the batteries, the development of water and wind erosion, which are prevalent in the black earth and chestnut areas.
Key words: chernozems, chestnut soils, solonetz, saline, slitizatsiya, waterlogging, salinization.
УДК 631.4 : 631.95(470.630)
Общая площадь земель Ставропольского края составляет 6616 тыс. га. Преобладающей категорией в его составе являются земли сельскохозяйственного назначения, которые занимают более 92 % площади - 6108,5 тыс. га. Из них сельскохозяйственных угодий - 5657,1 тыс. га или 92,6 % от площади земель сельскохозяйственного назначения [1].
В структуре сельскохозяйственных угодий наибольший удельный вес принадлежит пашне - 69,5 % или 3931,3 тыс. га. Естественные кормовые угодья занимают 29,8 % или 1685,1 тыс. га [2].
Почвенный покров Ставропольского края сложен и многообразен. Ему свойственна пестрота, неоднородность и значительная комплексность совмещения зональных и интразональных почв. На уровне вида, разновидности и разряда выделено более 4500 почвенных разностей [9, 10].
Территорию Ставропольского края можно условно разделить на две почти равные почвенные зоны: западную - черноземную, занимающую 3136 тыс. га (47,4 %) и восточную - каштановую, занимающую 3480 тыс. га (52,6 %) [5].
Наиболее острыми экологическими проблемами для почв края можно считать слитизацию, подтопление, оглеение, вторичное засоление, снижение содержания доступных форм элементов питания, развитие водной и ветровой эрозии [14].
Естественные целинные экосистемы отличаются от агроценозов тем, что вся биологическая продукция остается на месте, минерализуется, а продукты минерализации вовлекаются в новый питательный цикл растений. Биологический круговорот веществ идет по замкнутому типу [16-18].
Сельскохозяйственное производство коренным образом меняет механизм функционирования природных экосистем. Прежде всего, отчуждается до 80 % от всей биологической продукции вместе с урожаем. Это приводит к разомкнутости круговорота химических элементов и изменению баланса энергии в экосистеме. Поэтому возникает постепенное обеднение пахотных угодий запасами потенциальной энергии и элементами минерального питания [15].
Современные пахотные почвы продолжают свое развитие под влиянием, в основном, одновидовых культур, 80-90 % корневой системы которых сосредоточено преимущественно в пахотном горизонте. Создавая комфортные условия для полевых культур в пахотном слое почвы, человек постепенно «отучил» их от необходимости полноценного освоения нижележащих горизонтов, чем и определил ускоренную деградацию минеральной основы пахотного горизонта [3, 6-8].
Слитизация проявляется повсеместно, на всех типах почв края и выражается появлением широких и глубоких вертикальных трещин, уплотненностью и бесструктурностью верхних горизонтов. Развитие слитизации наблюдается только на пашне. На целинных почвах этот процесс отсутствует.
В основе слитизации лежит разрушение минеральной основы почв. В основе разрушения минералов лежит их кислотный гидролиз, который осуществляют растения с целью корневого питания. В этом им еще помогают почвенные ризосферные микроорганизмы, выделения которых носят кислый характер.
В конечном итоге, среди глинистых минералов происходит перестройка в системе смектиты-гидрослюды с накоплением гидрофильных легко набухающих монтмориллонитов. При интенсивном разрушении
По состоянию на 01.01.2013 г. 86,4 % территории имеет низкое содержание органического вещества (рис. 1). Площадь пашни со средним содержанием составляет 13,5 %% и высоким - всего 0,1 %%.
Рисунок 1. Распределение площади почв пашни края по содержанию ор-
ганического вещества в слое 0-20 см [Региональный доклад, 2014].
алюмосиликатов освобождается большое количество кремниевой кислоты, которая впоследствии полимеризуется и выступает как цементирующий материал. Эти две причины в основном вызывают слитость почвы, уплотненность, потерю структуры [11-13].
Величины плотности и пористости черноземов пашни (табл. 1) в сухой летний период становятся неудовлетворительными (более 1,35 г / см3 и менее 50 % соответственно) и значительно уступают аналогичным показателям целины.
Коэффициент структурности на целинных участках колеблется в пределах от 2 до 10 единиц и снижается на пашне в летний период до значений меньше 1. Это создает определенные трудности в качестве обработки почвы и подготовке ее к посеву сельскохозяйственных культур. Возникают проблемы с применением поверхностной, минимальной технологий обработки почв и внедрением нулевой технологии (No-Till).
Таблица 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОйСТВА ЧЕРНОЗЕМОВ
Название почвы Вид угодий Периоды Плотность Пористость общ.,
исследований г/см3 %
Чернозем Целина Весна 1,19 53,3
южный Лето 1,27 52,3
Пашня Весна 1,17 56,4
Лето 1,38 48,5
Чернозем Целина Весна 1,22 54,2
обыкновенный Лето 1,25 53,1
Пашня Весна 1,15 57,1
Лето 1,42 47,0
Каштановая Целина Весна 1,18 52,4
Лето 1,27 52,7
Пашня Весна 1,12 58,5
Лето 1,35 48,3
В настоящее время довольно сложно складывается ситуация с обеспеченностью сельскохозяйственных угодий Ставропольского края органическим веществом. По состоянию на 01.01.2013 г. 86,4 % территории имеет низкое содержание органического вещества (рис. 1). Площадь пашни со средним содержанием составляет 13,5 % и высоким - всего 0,1 %.
Почвы таких восточных и юго-восточных районов, края как Апана-сенковский, Арзгирский, Нефтекумский, Туркменский, Благодарненский, Буденновский, Советский, Степновский, на всей площади пашни характеризуются низким содержанием органического вещества. Это преимущественно светло-каштановые и каштановые почвы.
На 90,0-99,9 % пахотные земли в Левокумском, Ипатовском, Курском, Новоселицком, Петровском, Красногвардейском и Труновском районах входят в группировку с низким содержанием органического вещества. Наиболее благоприятная ситуация по содержанию органического вещества складывается в Предгорном районе, где основную площадь пашни (83,4 %) занимают средне- и высокообеспеченные почвы. В Ми-нераловодском и Кочубеевском районах на такие земли приходится более половины площади пашни (72,3 % и 65,9% соответственно), а в Шпаков-ском и Андроповском районах - половина (52,6 и 48,9 % соответственно).
Еще одной проблемой современного земледелия является подтопление. Развитие этого процесса на территории Центрального Предкавказья носит сугубо антропогенный характер.
За последние 45-50 лет территория Центрального Предкавказья, да и всего Северного Кавказа оказалась ареной орошения и обводнения огромных территорий. Массовое строительство современных ирригационных систем резко увеличило густоту гидрографической сети, которая в условиях края составила 0,13 км/км2, а за счет орошения возросла до 0,42 км/км2. Почти все районы края прорезаны магистральными и распределительными каналами. В западной части с юга на север проложен Не-винномысский канал; в северной - с запада на восток - Правоегорлыкский канал с его левой ветвью; в центральной зоне - Большой Ставропольский канал; в восточной - Терско-Кумский и Кумо-Манычский каналы. Потери воды на фильтрацию и ее поступление в грунтовый сток оказались значительными. По данным В. Е. Приходько [6], КПД оросительных систем степной зоны составляет 0,5-0,6. По данным Ф. Р. Зайдельмана с соавторами [3], КПД оросительных систем и того меньше - всего 0,4 %.
Другим фактором, обеспечивающим подъем грунтовых вод, является то, что в течение последних 50 лет на территории Ростовской области, Ставропольского и Краснодарского краев было построено более 80 крупных оросительных систем и ряд огромных водохранилищ. К их числу относятся Цимлянское, Краснодарское, Пролетарское, Веселовское, Сен-гилеевское, Новотроицкое, Чограйское и др. К настоящему времени длина магистральных, распределительных и оросительных каналов в регионе составляет более 70 тыс. км.
Кроме водохранилищ, на степных реках созданы тысячи прудов и водоемов суточного накопления воды. По данным И. В. Семенцова [8], общее число прудов, их суммарный объем воды и площадь водного зеркала составила соответственно: в Ростовской области - 2400 прудов, 0,38 млрд м3 и 135 км2; в Краснодарском крае - 1500 прудов, 0,71 млрд м3 и 530 км2; в Ставропольском крае - 645 прудов, 0,14 млрд м3 и 62 км2. Общая площадь, занятая прудами, составила 72,7 тыс. га, а суммарный объем воды - 1,17 млрд м3. Пруды и водохранилища, как и большинство каналов, сделаны в земляном ложе и через них круглосуточно осуществляется инфильтрация воды в фунтовый поток.
Существенную роль в подъеме грунтовых вод играет и переброска почти трети стока рек Дона и Кубани, естественных артерий Азовского
морского бассейна, в засушливые Донецко-Донскую, Сало-Манычскую и Терско-Кумскую низменности и в Каспийский бассейн.Из бассейна Азовского моря изъято и переброшено в бассейн Каспия более 150 млрд м3 воды. Это почти половина общего объема воды Азовского моря, который равен 320 км3. Значительная часть фильтрационных потерь на мелиоративных системах сначала заполнила зону аэрации почвогрунтов, обогатилась водорастворимыми солями и затем также двинулась в область разгрузки - Каспийское море.
До начала обводнения и орошения земель в крае грунтовые воды в равнинной части в балках и поймах рек залегали на глубинах от 7 до 15 м, а на водораздельных пространствах - до 50-70 м. В настоящее время грунтовые воды практически полностью заполнили зону аэрации и местами достигали отметки выше 3 м от поверхности почвы. Около 2 млн га. в крае имеют гироморфный тип водного режима. Площадь почв с критическим уровнем залегания грунтовых вод составила 249,8 тыс. га, что составляет 4,4 % от площади сельскохозяйственных угодий. Из переувлажненных земель 17,5 тыс. га заболочено (табл. 2).
Наиболее подтопленными оказались такие районы как Александровский, Красногвардейский, Изобильненский, Георгиевский, Минерало-водский.
В условиях подтопления почв и увеличения их влажности выше предельной полевой влагоемкости развиваются процессы глееобразования. По утверждению Ф. Р. Зайдельмана [4] для его проявления необходимо и достаточно наличие и действие следующих трех факторов: органического вещества, способного к сбраживанию, переувлажнения и гетеротрофной анаэробной микрофлоры. Как нельзя лучше это подходит к подтопленным черноземным почвам, богатых органическим веществом.
Одной из проблем края является засоление почв. Масштаб этой проблемы не является катастрофическим, но все же она присутствует.
В сельскохозяйственных угодьях края выявлено 1 333 тыс. га засоленных почв. Наибольшее распространение засоленные почвы получили на территории сельхозугодий в Левокумском, Нефтекумском, Андроповс-ком и Апанасенковском районах, где их удельный вес от общей площади почв в крае равен соответственно 12,9; 12,8; 11,4 и 10,4 % (табл. 2). Засоление в Апанасенковском, Левокумском и Нефтекумском районах вызваны засоленностью исходной материнской породы и подъемом солевой подушки при подъеме уровня грунтовых вод на орошении. В Андропов-
Таблица 2. ПЛОЩАДь ПОДТОПЛЕННыХ ЗЕМЕЛь
Административные районы Всего земель, га в том числе
с уровнем грунтовых вод выше 3 м % от общей площади
Зона черноземов южных
Александровский 181146 91200 50,3
Новоселицкий 157650 33600 21,3
Петровский 242738 23600 9,7
Грачевский 153725 41500 30,0
Красногвардейский 202229 103400 51,1
Труновский 157368 64400 40,9
Зона черноземов обыкновенных
Изобильненский 165299 91010 55,1
Кочубеевский 205695 25500 12,4
Новоалександровский 179663 32400 18,0
Шпаковский 212572 38900 18,3
Георгиевский 165116 89500 54,2
Кировский 122960 24100 19,6
Зона черноземов солонцеватых
Андроповский 211855 89200 42,1
Минераловодский 128257 86600 67,5
ском районе засоление носит природный характер. Почвы района сформированы преимущественно на изначально засоленных породах морского генезиса майкопского яруса.
Наименьшее распространение засоленные почвы получили в Ново-алексадровском (0,1 %), Новоселицком (0,5 %), Благодарненском (0,6 %) и Курском (0,9 %) районах.
Все сенокосы Апанасенковского и Левокумского районов расположены на засоленных землях, 94,6 % в Петровском, 51,5 % - Кочубеевском, 43,2 % - Нефтекумском, 19,2 % - Андроповском районах.
На засоленных пахотных землях ущерб только от снижения урожайности сельскохозяйственных культур ежегодно в среднем по краю составляет 5,2-11,1 млн руб. (в пересчете на условные зерновые единицы). При этом не учтены экологические аспекты, связанные со степенью деградации земель.
В последнее время активно развиваются процессы эрозии. По данным Е. И. Рябова [7], потери почвы в границах Ставропольского края от пыльных бурь составляют 60-265 млн тонн. Местами наблюдается выдувание всего пахотного горизонта. Система земледелия и землеустройства хозяйств ведется зачастую без учета почвенных и геоморфологических условий. Распаханы целинные земли на сложных участках рельефа с крутизной склонов до 6° и более. Это приводит к смыву почвы и обнажению иллювиального горизонта, а местами и почвообразующей породы.
Особенно активно процессы водной эрозии протекают на участках сложного рельефа с уклоном более 2-х градусов. Как оказалось территория Ставропольской возвышенности и ее отрогов склонна к проявлению эрозионных процессов. Более 1 млн га или 27 % от общей площади расположены на уклонах от 2-х до 5-ти градусов. 162 558 га или 4,5 % находятся на особо опасных участках с крутизной склона от 5-ти до 10 %.
По утверждению Е. И. Рябова [7] дефляция и эрозия являются главными факторами дегумификации почв.
В настоящее время площадь эродированных земель составляет 1671 тыс. га или 31,7 % от площади сельскохозяйственных угодий. Наибольшую площадь в составе эродированных земель занимают почвы, подверженные водной эрозии - 914 тыс. га или 16,2 % от площади сельхозугодий. Дефлированных почв - 13,3 %, что составляет 754 тыс. га. Совместное проявление процессов водной и ветровой эрозии выявлено на площади 123 тыс. га, то есть на 2,2 % площади сельхозугодий.
Наиболее сильно процессы ветровой эрозии развиты в районах востока края и в зоне Армавирского ветрового коридора. Водная эрозия получила развитие в районах расположенных на Ставропольской возвышенности и ее отрогах.
На пашне происходит значительное снижение содержания доступных форм элементов питания. Только в содержании подвижного фосфора в последнее время наблюдается увеличение за счет внесения удобрений. По обменному калию наши почвы можно считать в основном обеспеченными. Средняя величина по краю составляет 371 мг/кг. Такая обеспеченность считается повышенной.
Вызывает беспокойство содержание подвижной серы. По этому элементу питания почвы можно считать как низкообеспеченные (менее 6 мг / кг). Имеются данные [16] свидетельствующие о том, что еще 20 лет назад содержание серы в черноземах было в 1,5-2 раза выше и они классифицировались как средне- и высокообеспеченные. Такое резкое изменение в этом показателе обусловлено постоянным выносом элемента питания из почвы и отчуждением вместе с урожаем. Вызванное обеднение способствует снижению качества получаемой продукции, т. к. сера обусловливает количество формируемого белка в растениях.
Еще один фактор, который отвечает за качество получаемой продукции, является содержание микроэлементов. Только по содержанию подвижного бора наши почвы можно считать высокообеспеченными.
Содержание подвижного марганца в основном низкое за исключением Александровского, Новоселицкого, Георгиевского Кировского и Предгорного районов. Есть площади пашни со средним и даже высоким содержанием. По меди, цинку и кобальту от 97 до 100 % площадей имеют низкую обеспеченность.
Микроэлементы играют важную роль в формировании количества и особенно качества урожая. Являясь составной частью сложных ферментов они контролируют ход метаболических процессов и отвечают за синтез сложной органической материи, в том числе и белковой части. Количество микроэлементов терпит неуклонное снижение в условиях агро-ценозов. Для получения качественного урожая необходимо этот дефицит устранить.
Мы помним, что еще начале 80-х годов получали урожай в основном сильной и ценной озимой пшеницы. При планировании получения урожая высокого качества необходимо учитывать этот фактор и приобретать новые серосодержащие удобрения.
Мы забыли, когда получали сильное и ценное зерно. Еще в конце 70-х и начале 80-х годов большая часть продукция озимой пшеницы шла первого и второго класса. Содержание клейковины в зерне составляло более 30 % и нередко поднималось до 40 %. Третьего класса было мало. Сейчас получаем, в основном, четвертый класс и фураж.
Внесением удобрений данную ситуацию не поправить. Нужны более радикальные меры, связанные с обновлением минеральной основы почв.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дубина В. В., Шабалдас О. Г., Желтопузов В. Н. Зависимость урожайности и качества озимого ячменя от условий возделывания // Вестник АПК Ставрополья. 2012.
2. Есаулко А. Н., Гречишкина Ю. А., Подколзин О. А. Изменение агрохимических показателей чернозема выщелоченного под влиянием оптимизации систем удобрений в севообороте // Проблемы агрохимии и экологии. 2009. № 1. С. 3-7.
3. Зайдельман Ф. Р., Давыдова И. О. Причины ухудшения химических и физических свойств черноземов при орошении неминерализованными водами // Почвоведение. 1989. № 11. С. 101-108.
4. Зайдельман Ф. Р. Подзоло- и глееобразование. М.: Наука, 1974. 208 с.
5. Новиков А. А. Генетические особенности и агроэкологический мониторинг черноземов солонцевато-слитых развитых на элювии майкопских глин Центрального Предкавказья: автореф. дис. ... канд. сель.-хоз. наук. Краснодар, 2003.
6. Приходько В. Е. Орошаемые степные почвы: функционирование, экология, продуктивность. М.: Интеллект, 1996. 168 с.
7. Рябов Е. И. Ветровая эрозия почв (дефляция) и меры ее предотвращения. Ставропольское кн. изд-во. Ставрополь, 1996. 285 с.
8. Семенцов И. В. Пруды / Природные условия и естественные ресурсы. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ГУ, 1986. С. 170-174.
9. Слюсарев В. Н., Осипов А. В., Каркус Н. Б. Сравнительная характеристика физико-химических свойств чернозема выщелоченного Западного Предкавказья в системе агроэкологического мониторинга // Тр. Кубанского ГАУ. Вып. № 4(31). Краснодар: КубГАУ. 2011. С. 168-171
10. Терпелец В. И., Власенко В. П., Коробской Н. Ф. Влияние сочетания факторов на развитие деградационных процессов в гидрометамор-физованных почвах // Труды КГАУ. Вып. № 2 (35). Краснодар: КубГАУ, 2012.
11. Терпелец В. И., Власенко В. П., Осипов А. В. Современные почвообразовательные процессы в гидрометаморфизованных почвах Западного Предкавказья // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 5 (38).
12. Трухачев В. И., Воронин М. А., Клюшин П. В. Мониторинг агроланд-шафтов Грачевского района Ставропольского края // Успехи современного естествознания. 2004. № 1. С. 108-110.
13. Трухачев В. И., Воронин М. А., Клюшин П. В. Основные причины деградации почв Труновского района Ставропольского края // Успехи современного естествознания. 2004. № 1. С. 110-112.
14. Фаизова В. И., Никифорова А. М., Чистоглядова Л. Ю., Лысенко В. Я., Оганесова О. А. Сезонная динамика численности микроорганизмов в черноземе обыкновенном целины и пашни // Вестник АПК Ставрополья. 2013. № 1. С. 115-118.
15. Фаизова В. И., Губа Ю. В. Мониторинг плодородия почв Петровского района Ставропольского края // Приволжский научный вестник. 2013. № 3. С. 40-42
16. Цховребов В. С. Изменения в составе живого вещества черноземов солонцеватых при сельскохозяйственном использовании // Вестник СГУ. № 1. Ставрополь, 2004.
17. Цховребов В. С., Новиков А. А., Фаизова В. И., Калугин Д. В., Никифорова А. М. Теоретические предпосылки развития слитизации черноземов Центрального Предкавказья и ее последствия // Вестник АПК Ставрополья. 2013. № 1 (9). С. 119-122.
18. Швец Т. В. Современная оценка плодородия почв в агроэкологи-ческом мониторинге низменно-западинного агроландшафта агро-экологического мониторинга // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2009. № 3. С. 125-136.
ОБ АВТОРАХ
Цховребов Валерий Сергеевич, д-р сель.-хоз. наук, профессор, заведующий кафедрой почвоведения ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет, факультет агробиологии и земельных ресурсов. г. Ставрополь пер. Зоотехнический, 12. Тел. 8(906)478-02-07, e-maN:[email protected].
Новиков Андрей Анатольевич, кандидат сель.-хоз. наук, доцент, доцент кафедры почвоведения ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет, факультет агробиологии и земельных ресурсов; г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12. Тел. 8(962)455-25-01, e-mail:[email protected]. Калугин Дмитрий Васильевич, кандидат сель.-хоз. наук, доцент, доцент кафедры почвоведения ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет, факультет агробиологии и земельных ресурсов; г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12, тел. 8(918)861-25-26, e-mail:[email protected]
Tskhovrebov Valery Sergeevich, Doctor of Agricultural Sciences, professor, Stavropol State Agrarian university, faculty Agrobiology and land resources, Head of the Department of Soil Science. Tel. 8 (906) 478-02-07, E-maill: e-mail:[email protected] NovikovAndreyAnatolevich, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Stavropol State Agrarian university faculty agrobiology and land resources, Department of Soil Science. Tel. 8 (962) 455-25-01, e-mail:[email protected] Kalugin Dmitry Vasilevich, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Stavropol State Agrarian university faculty agrobiology and land resources, Associate Professor, Department of Soil Science. Tel. 8(918)861-25-26, e-mail:[email protected].
