Агрохимическая служба Липецкой области создана в 1964 г. и представлена двумя государственными учреждениями: ФГБУ «ЦАС «Липецкий» и ФГБУ «САС «Елецкая». Основной их задачей является комплексный мониторинг основных агрохимических показателей с целью оценки плодородия и экологического состояния земель сельскохозяйственного назначения.
Комплексный мониторинг плодородия почв в области проводится на всех типах сельскохозяйственных угодий через 4-6 лет на площади 220-400 тыс. га ежегодно. На сегодняшний день завершены десять циклов обследования и начат одиннадцатый.
Цель нашей работы анализ динамики основных показателей плодородия в связи с проводимыми агохимическими мероприятиями для оценки состояния пахотных земель Липецкой области.
Условия, материалы и методы. Работа выполнена на основе данных мониторинга за состоянием плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения Липецкой области за период с 1964 по 2015 гг.
Территория Липецкой области расположена в центральной лесостепной и степной почвенной области и входит в Среднерусскую лесостепную провинцию оподзоленных, выщелоченных и типичных среднегумусных и тучных мощных чернозёмов и серых лесных почв.
В систематический список почв Липецкой области включены 16 типов, 39 подтипов и большое количество родов почв. В упрощенном виде общую характеристику почвенного покрова можно представить, выделив (по максимальным площадям) 3 типа почв с их разновидностями, – это серые лесные, чернозёмы и прочие. На долю серых лесных почв приходится 8%, чернозёмов – 90%, прочих – 2%. Светло-серые почвы в основном представлены супесчаными, песчаными и легкосуглинистыми разновидностями; среди серых почв доминируют тяжелосуглинистые и суглинистые; среди тёмно-серых почв – тяжелосуглинистые и легкоглинистые разновидности. Наибольшая обеспеченность элементами питания (как и запасами гумуса) характерна для тёмно-серых почв. Среди почв чернозёмного типа наибольшее распространение получили выщелоченные чернозёмы; типичные и оподзоленные – покрывают значительно меньшие площади. В зависимости от условий формирования они разнятся по механическому составу, мощности и гумусированности, однако преобладают среднегумусные среднемощные тяжелосуглинистые чернозёмы. Агрохимические свойства, водный и тепловой режимы оподзоленных и особенно выщелоченных и типичных чернозёмов благоприятны для возделывания важнейших зерновых и технических культур. В «прочие» вошли лугово-чернозёмные, солонцы, солоди, пойменно-луговые и другие почвы. Существенную роль в возделывании сельскохозяйственных культур они не играют [1].
Климат Липецкой области умеренно континентальный, континентальность увеличивается в направлении с северо-запада на юго-восток [3].
Среднегодовая температура воздуха составляет 4,7-5,6° с колебаниями по годам от 4,4 до 7,3°. Абсолютный многолетний минимум температуры – минус 37-39°, максимум – плюс 40-41°. Продолжительность периода с положительной среднесуточной температурой достигает 222-231 дней. Сумма среднесуточных температур выше +10° колеблется от 2325 до 2535°, среднегодовое количество атмосферных осадков от 531 до 587 мм. Гидротермический коэффициент составляет 1,1-1,2 (за последние 10 лет 09-1,0). Увлажнение достаточное, водный режим непромывной и периодически промывной. Тепловые ресурсы на территории Липецкой области находятся на уровне 80 ккал/см2 в год, периоды прогревания и активизации биологических процессов чередуются с периодами промерзания почв [2].
Исходя из агроклиматического, физико-географического, эрозионного и почвенного районирования территория Липецкой области делится на два района – северный и южный (рис. 1). В свою очередь северный район по ландшафтным различиям и эродированности почв разделен на северо-западный (эродированный) и северо-восточный (слабоэродированный) подрайоны.
Северо-западный подрайон, охватывающий возвышенные части севера правобережья Дона, характеризуется высокой степенью долинно-балочной расчлененности местности и эродированностью земель как в линейной, так и в плоскостной форме. В почвенном покрове значительный удельный вес занимают оподзоленные черноземы и серые – лесные почвы (26% пашни).
Основные особенности сельскохозяйственного использования земельных ресурсов Северо-западного подрайона заключаются в создании почвозащитного земледелия. Требуется проведение мероприятий по окультуриванию серых лесных почв путем известкования, внесения высоких доз органических и минеральных удобрений.
Северо-восточный подрайон характеризуется умеренной и слабой степенью развития эрозионных процессов. В климатическом отношении это наименее теплообеспеченный район области, но с повышенной влагообеспеченностью. Территория характеризуется пологоволнистым рельефом, повсеместным развитием покровных лёссовидных суглинков в качестве почвообразующих пород. В почвенном покрове сравнительно высок удельный вес серых лесных почв и оподзоленных черноземов- 18% пашни [3].
Территория южного природно-сельскохозяйственного района также делится на два подрайона: юго-западный и юго-восточный. Юго-западный расположен в междуречье Дона и Воронежа, в правобережной части Дона имеется небольшое развитие эрозионных процессов. Его климат характеризуется умеренным обеспечением теплом и осадками, рельеф – платообразными водоразделами. Юго-восточный подрайон занимает левобережье реки Воронеж, которая течёт по Окско-Донской низменности [1].
Результаты и обсуждение. Важнейший показатель плодородия почв – содержание гумуса. Помимо того, что он служит основным источником питания растений и большинства почвенных микроорганизмов, гумус оказывает положительное влияние на физико-химические свойства почвы: структуру, влагоемкость, водо- и воздухопроницаемость, тепловой режим [3].
Поэтому сохранение и накопление гумуса – основа повышения плодородия. Между тем его средневзвешенное содержание в почвах за 52 года наблюдений уменьшилось с 6,1 до 5,7%, что соответствует средней степени гумусированности. Большие изменения произошли и по группам обеспеченности. Доля почв с низким и средним содержанием гумуса увеличилась с 38 до 61%, с повышенным – уменьшилась с 62 до 39%. Значительное снижение гумуса произошло в Долгоруковском (-1,1%), Задонском (-1,5%), Измалковском (-1,0%) и Тербунском (-1,0%) районах (табл. 1).
Наименование района | Циклы обследования | По состоянию на 01.01.2016 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
II (1970-1975 гг.) | III (1976-1981 гг.) | IV (1982-1986 гг.) | V (1987-1989 гг.) | VI (1990-1993 гг.) | VII (1994-1997 гг.) | VIII (1998-2002 гг.) | IX (2003-2007 гг.) | X (2008-2012 гг.) | ||
Воловский | 6,4 | 6,4 | 5,7 | 6,5 | 6,1 | 6 | 5,9 | 5,7 | 5,8 | 5,7 |
Грязинский | 4,8 | 4,3 | 4,7 | 4,7 | 4,4 | 4,3 | 4,5 | 4,7 | 4,4 | 4,4 |
Данковский | 5,8 | 6 | 5,8 | 5,9 | 5,9 | 5,9 | 6 | 5,9 | 6,1 | 5,7 |
Добринский | 7,2 | 6,9 | 6,9 | 6,8 | 6,8 | 6,5 | 7 | 6,9 | 6,6 | 6,6 |
Добровский | 5,5 | 5,7 | 5,2 | 5,4 | 5,5 | 5,2 | 5,3 | 5,3 | 5,5 | 5,5 |
Долгоруковский | 6,8 | 6,5 | 6,3 | 5,9 | 6,1 | 5,8 | 5,4 | 5,6 | 5,7 | 6 |
Елецкий | 6,1 | 6,1 | 6,1 | 6,1 | 5,6 | 5,8 | 5 | 5,5 | 5,8 | 5,4 |
Задонский | 6,3 | 6 | 4,9 | 5,2 | 4,8 | 4,6 | 4,8 | 4,9 | 4,8 | 5,3 |
Измалковский | 6,6 | 6,4 | 6,3 | 6 | 5,1 | 5,1 | 5,6 | 5,4 | 5,6 | 5,9 |
Краснинский | 6,3 | 6,2 | 6,1 | 5,5 | 5,6 | 5,8 | 5,4 | 5,3 | 5,7 | 5,4 |
Лебедянский | 5,7 | 5,5 | 5,3 | 5,4 | 5,3 | 5,1 | 5,2 | 5,1 | 5,3 | 5 |
Лев-Толстовский | 5,7 | 6,1 | 6,3 | 6 | 6 | 5,6 | 5,7 | 5,8 | 5,9 | 5,6 |
Липецкий | 6 | 5,8 | 5,2 | 5,6 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,5 | 5,5 |
Становлянский | 6,4 | 6,2 | 6,5 | 6,4 | 5,4 | 5,7 | 5,9 | 5,9 | 5,9 | 6,1 |
Тербунский | 6,3 | 6,2 | 6,2 | 5,8 | 5,9 | 5,9 | 5,6 | 5 | 5,3 | 5,2 |
Усманский | 6,2 | 5,9 | 6,1 | 5,7 | 5,8 | 5,4 | 5,4 | 5,6 | 5,8 | 5,9 |
Хлевенский | 5,4 | 5,3 | 5 | 5,1 | 4,9 | 5,1 | 4,9 | 4,7 | 5,1 | 5,1 |
Чаплыгинский | 6,4 | 6,2 | 6 | 6 | 6,1 | 5,8 | 6 | 6 | 6,2 | 6 |
По области | 6,1 | 6 | 5,9 | 5,8 | 5,7 | 5,6 | 5,6 | 5,6 | 5,7 | 5,7 |
Основной источник органического вещества в почве – органические удобрения [4].
На протяжении всех лет наблюдений баланс гумуса в почвах области складывался отрицательным, причем если в 1976-1980 гг. его дефицит составлял 0,27-0,29 т/га, то в последующие годы величина этого показателя достигла 0,6-0,8 т/га.
Для поддержания бездефицитного баланса гумуса ежегодно требуется вносить 6-8 т/га высококачественных органических удобрений. С I по VI циклы их использование постоянно возрастало и к VI циклу (1990-1993г.) достигло 4,3 т/га пашни (рис.1). В этот период в основном вносили навоз, который занимает главное место среди всех видов органических удобрений. Он оказывает комплексное многостороннее воздействие на почву и служит источником азота, а также других макро- и микроэлементов для растений [5].
В последующие годы, в связи с уменьшением поголовья скота выход навоза значительно сократился, объемы применения органических удобрений резко упали, в VII цикле (1998-2002 гг.) внесение составило только 0,8 т/га.
В последние годы в качестве органического удобрения широко используют солому. Ее использование в таком качестве улучшает физико-химические свойства почвы, предотвращает вымывание азота вследствие закрепления его в органических соединениях, повышает биологическую активность почвы, доступность фосфатов, в результате чего улучшаются условия питания растений [6].
Рис. 1. Внесение органических удобрений в Липецкой области, т/га пашни.
В 2015 г. доля соломы среди других органических удобрений составила 90%.
Фосфор – важнейший элемент жизни растений, в тканях которых он находится в виде органических (85-95%) и минеральных(5-15%) соединений [7].
За все время проведения мониторинга плодородия почв Липецкой области средневзвешенное содержание подвижного фосфора изменилось с 46 мг/кг в I цикле обследования до 103 мг/кг в VII цикле. Значительное влияние на такую динамику оказало то, что в период с 1981 по 2004 гг. было проведено фосфоритование на общей площади 882,4 тыс. га, внесено около 1,5 млн т фосфоритной муки (рис. 2).
Рис. 2. Объемы фосфоритования в Липецкой области, тыс. га.
Наряду с фосфоритной мукой в земледелии области использовали значительные объемы простых и сложных фосфорсодержащих минеральных удобрений. В период с 1986 по 1992 гг. их среднегодовое внесение составляло 50 кг д.в. на 1 га пашни. Повышение содержания фосфора в почве произошло во всех районах области (табл. 2).
Наименование района | Циклы обследования | По состоянию на 01.01.2016 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
II (1970-1975 гг.) | III (1976-1981 гг.) | IV (1982-1986 гг.) | V (1987-1989 гг.) | VI (1990-1993 гг.) | VII (1994-1997 гг.) | VIII (1998-2002 гг.) | IX (2003-2007 гг.) | X (2008-2012 гг.) | ||
Воловский | 56 | 55 | 63 | 69 | 96 | 112 | 107 | 96 | 94 | 104 |
Грязинский | 34 | 51 | 55 | 81 | 99 | 110 | 102 | 102 | 96 | 95 |
Данковский | 43 | 43 | 54 | 55 | 78 | 82 | 93 | 90 | 80 | 74 |
Добринский | 78 | 88 | 102 | 115 | 121 | 136 | 142 | 136 | 145 | 138 |
Добровский | 40 | 45 | 47 | 57 | 74 | 95 | 94 | 78 | 75 | 77 |
Долгоруковский | 45 | 43 | 59 | 60 | 77 | 96 | 90 | 96 | 82 | 114 |
Елецкий | 52 | 51 | 64 | 77 | 94 | 93 | 108 | 107 | 91 | 110 |
Задонский | 33 | 52 | 57 | 66 | 72 | 85 | 92 | 90 | 91 | 104 |
Измалковский | 52 | 55 | 54 | 64 | 74 | 89 | 97 | 97 | 89 | 90 |
Краснинский | 51 | 48 | 69 | 63 | 79 | 83 | 97 | 85 | 95 | 95 |
Лебедянский | 33 | 35 | 41 | 54 | 66 | 75 | 92 | 88 | 69 | 78 |
Лев-Толстовский | 31 | 37 | 36 | 42 | 61 | 78 | 101 | 97 | 71 | 77 |
Липецкий | 36 | 45 | 51 | 64 | 94 | 112 | 111 | 104 | 90 | 95 |
Становлянский | 44 | 40 | 50 | 50 | 68 | 76 | 79 | 91 | 86 | 84 |
Тербунский | 53 | 48 | 61 | 66 | 74 | 93 | 93 | 79 | 88 | 98 |
Усманский | 46 | 67 | 68 | 75 | 87 | 107 | 114 | 108 | 98 | 94 |
Хлевенский | 40 | 54 | 60 | 64 | 76 | 106 | 121 | 91 | 94 | 91 |
Чаплыгинский | 42 | 60 | 59 | 67 | 79 | 96 | 106 | 122 | 97 | 101 |
По области | 46 | 52 | 59 | 67 | 82 | 96 | 103 | 99 | 90 | 97 |
С 2005 г. работы по фосфоритованию почти прекратились, с 1996 г. отмечено снижение применения фосфорных удобрений, в результате чего в период с 2005 по 2015 гг. оно не превышало 15-18 кг д.в. на 1 га пашни. Как следствие, наметилась тенденция к снижению содержания подвижного фосфора в почвах. По итогам X цикла обследования средневзвешенная величина этого показателя составила 97 мг/кг (см. табл. 2). В целом в Липецкой области больше всего земель со средней (44%) и повышенной (23%) обеспеченностью этим элементом, 15% площади характеризуются высоким содержанием. В то же время на площади 240,8 тыс. га (18%) наблюдается дефицит подвижных соединений фосфора. При этом следует отметить, что в 1964-1969 гг. на долю почв с низким содержанием фосфора приходился 71%, а повышенную обеспеченность отмечали только на 3% земель (рис. 3).
Рис. 3. Распределение пахотных земель по содержанию подвижного фосфора: (слева направо: повышенное и высокое; среднее; низкое), % от площади пашни.
Калий – необходимый и незаменимый элемент питания растений. Кроме того, он выполняет важные агрохимические и экологические функции в агроэкосистемах [8].
Средневзвешенное содержание обменного калия в почвах области по результатам I цикла обследования составило 101 мг/кг, по итогам X цикла – 112 мг/кг, что соответствует повышенной обеспеченности. Несколько иная картина калия сложилась в административных районах. В Воловском, Задонском, Краснинском, Становлянском районах величина этого показателя уменьшилась на 12-23 мг, а в Грязинском, Добринском, Лебедянском, Хлевенском районах – увеличилась на 27-41 мг (табл. 3).
Наименование района | Циклы обследования | По состоянию на 01.01.2016 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
I (1964-1969 гг.) | II (1970-1975 гг.) | III (1976-1981 гг.) | IV (1982-1986 гг.) | V (1987-1989 гг.) | VI (1990-1993 гг.) | VII (1994-1997 гг.) | VIII (1998-2002 гг.) | IX (2003-2007 гг.) | X (2008-2012 гг.) | ||
Воловский | 117 | 100 | 102 | 97 | 89 | 95 | 64 | 88 | 87 | 94 | 102 |
Грязинский | 74 | 84 | 90 | 89 | 87 | 100 | 96 | 102 | 102 | 115 | 115 |
Данковский | 103 | 93 | 103 | 88 | 81 | 77 | 89 | 97 | 93 | 98 | 110 |
Добринский | 118 | 130 | 129 | 120 | 117 | 128 | 120 | 136 | 142 | 145 | 145 |
Добровский | 105 | 95 | 131 | 87 | 97 | 93 | 107 | 108 | 100 | 121 | 121 |
Долгоруковский | 96 | 100 | 110 | 104 | 91 | 107 | 107 | 98 | 93 | 118 | 130 |
Елецкий | 94 | 94 | 100 | 104 | 114 | 113 | 100 | 101 | 96 | 103 | 116 |
Задонский | 125 | 99 | 99 | 94 | 95 | 104 | 95 | 91 | 97 | 109 | 127 |
Измалковский | 98 | 94 | 105 | 94 | 82 | 96 | 101 | 97 | 96 | 94 | 99 |
Краснинский | 119 | 103 | 104 | 98 | 95 | 103 | 99 | 87 | 91 | 107 | 127 |
Лебедянский | 67 | 79 | 111 | 105 | 89 | 81 | 95 | 99 | 94 | 101 | 122 |
Лев-Толстовский | 91 | 84 | 118 | 95 | 81 | 94 | 99 | 104 | 96 | 114 | 132 |
Липецкий | 101 | 100 | 119 | 99 | 102 | 105 | 99 | 103 | 108 | 120 | 120 |
Становлянский | 123 | 95 | 100 | 92 | 82 | 90 | 95 | 100 | 105 | 97 | 111 |
Тербунский | 105 | 98 | 101 | 90 | 90 | 107 | 100 | 85 | 94 | 112 | 116 |
Усманский | 100 | 113 | 112 | 97 | 88 | 100 | 100 | 104 | 100 | 117 | 124 |
Хлевенский | 73 | 105 | 108 | 98 | 89 | 99 | 100 | 82 | 100 | 111 | 111 |
Чаплыгинский | 106 | 141 | 123 | 98 | 88 | 94 | 92 | 111 | 102 | 115 | 126 |
По области: | 101 | 102 | 110 | 98 | 92 | 99 | 99 | 101 | 100 | 112 | 121 |
Так же наметилось нежелательное распределение почв по группам обеспеченности калием. Например, по сравнению со II циклом обследования в X цикле доля почв со средним содержанием осталась на прежнем уровне, а почв с повышенным содержанием уменьшилось с 51 до 38% (рис. 4). Основная причина такого перераспределения – недостаточное внесение калийных удобрений, которое составляло от 8 до 37 кг/га (табл. 7).
Рис. 4. Распределение пахотных земель по содержанию обменного калия: (слева направо: высокое; повышенное; низкое и среднее) ,% от площади пашни.
Средневзвешенное значение обменной кислотности (pHKCl) в почве пашни Липецкой области составляет 5,4, гидролитической кислотности (Нг) – 3,4 мг-экв /100 г почвы. Доля пашни с близкой к нейтральной реакции среды равна 33%, со слабокислой – 51%, со среднекислой – 15%.
По результатам I цикла обследования было выявлено 1174,8 тыс. га (74%) кислых почв, из них 393,0 тыс. га (25%) сильно и среднекислых. По итогам II цикла доля кислых почв возросла до 86% площади пашни. Почти полностью были закислены Грязинский, Данковский, Добровский, Долгоруковский, Измалковский, Краснинский, Лев-Толстовский и другие районы, где на кислые почвы приходилось более 90% пашни (табл. 4). Поэтому возникла острая необходимость в известковании. Эти работы проводились за счет средств государственного бюджета и были начаты в 1970 г. с 15,1 тыс. га (рис. 5). В качестве известковых материалов использовали местные ресурсы известняка, доломита, отходы промышленных предприятий, содержащие СаСО3.
Наименование района | Циклы обследования | По состоянию на 01.01.2016 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
I (1964-1969 гг.) | II (1970-1975 гг.) | III (1976-1981 гг.) | IV (1982-1986 гг.) | V (1987-1989 гг.) | VI (1990-1993 гг.) | VII (1994-1997 гг.) | VIII (1998-2002 гг.) | IX (2003-2007 гг.) | X (2008-2012 гг.) | ||
Воловский | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,1 | 5,3 | 5,3 | 5,3 | 5,3 | 5,4 | 5,3 |
Грязинский | 5,2 | 5,1 | 5,2 | 5,1 | 5,1 | 5,1 | 5,4 | 5,4 | 5,3 | 5,3 | 5,3 |
Данковский | 5,3 | 5,2 | 5,1 | 5,2 | 5,1 | 5,1 | 5,2 | 5,5 | 5,5 | 5,4 | 5,3 |
Добринский | 5,7 | 5,7 | 5,7 | 5,7 | 5,5 | 5,5 | 5,8 | 5,6 | 5,8 | 5,9 | 5,9 |
Добровский | 5,3 | 5 | 5,1 | 5,1 | 5 | 5,1 | 5,5 | 5,3 | 5,3 | 5,2 | 5,2 |
Долгоруковский | 5,1 | 5,2 | 5 | 5 | 5,1 | 5,3 | 5,3 | 5,4 | 5,3 | 5,5 | 5,4 |
Елецкий | 5,1 | 5,3 | 5,1 | 5,2 | 5,3 | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,2 |
Задонский | 5,4 | 5,1 | 5,1 | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,3 | 5,3 | 5,3 | 5,5 | 5,2 |
Измалковский | 5,1 | 5 | 5,1 | 5 | 5 | 5,2 | 5,3 | 5,3 | 5,4 | 5,4 | 5,3 |
Краснинский | 5 | 4,9 | 5 | 5,1 | 5,1 | 5,3 | 5,3 | 5,2 | 5,5 | 5,6 | 5,2 |
Лебедянский | 5,1 | 5,1 | 5,1 | 5,1 | 5,1 | 5 | 5,1 | 5,5 | 5,4 | 5,4 | 5,4 |
Лев-Толстовский | 5,1 | 5 | 5 | 5 | 5,1 | 5,1 | 5,2 | 5,5 | 5,5 | 5,4 | 5,3 |
Липецкий | 5,3 | 5,1 | 5,1 | 5,2 | 5 | 5,1 | 5,1 | 5,2 | 5,3 | 5,3 | 5,3 |
Становлянский | 5 | 5,1 | 5 | 5 | 5,1 | 5,1 | 5,2 | 5,1 | 5,2 | 5,2 | 5,1 |
Тербунский | 5,1 | 5,2 | 5,1 | 5,2 | 5,1 | 5,2 | 5,2 | 5,3 | 5,4 | 5,3 | 5,2 |
Усманский | 5,5 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,3 | 5,2 | 5,2 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 |
Хлевенский | 5,3 | 5,3 | 5,3 | 5,3 | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,3 | 5,4 | 5,5 | 5,5 |
Чаплыгинский | 5,5 | 5,2 | 5,1 | 5,1 | 5 | 5,1 | 5,2 | 5,7 | 5,4 | 5,5 | 5,3 |
По области: | 5,3 | 5,2 | 5,2 | 5,2 | 5,1 | 5,2 | 5,3 | 5,4 | 5,4 | 5,4 | 5,3 |
До 1994 г. значительного раскисления не наблюдали. Сказывалась высокая буферная способность черноземов, а также внесение большого количества физиологически кислых удобрений. Начиная с 1990 г. (IV цикл) стали видны первые положительные результаты. Уже к завершению VII цикла обследования количество кислых почв с 86% (II цикл) уменьшилось до 71%, а по итогам X цикла их стало 67%. Одновременно доля почв близких к нейтральным и нейтральных увеличилась с 26 до 33% (рис. 6).
Рис. 5. Объемы известкования почв Липецкой области, тыс. га.
Средневзвешенная величина обменной кислотности снизилась с 5,1 (V цикл) до 5,4 (X цикл). Соответственно она уменьшилась и в большинстве районов области.
Рис. 6. Распределение пахотных земель Липецкой области по обменной кислотности (pH KCl): (слева направо: нейтральные и близкие к нейтральным (рН > 6); всего кислых почв (рН 4,1-5,5)).
Расчеты баланса кальция показали, что начиная с VII цикла его приход значительно меньше расхода, что создало отрицательный баланс этого элемента в почве (табл. 5).
Туры (годы обследования) | Приход, кг/га | Расход, кг/га | Баланс, кг/га |
---|---|---|---|
III (1976-1981) | 228 | 218 | 10 |
IV ( 1982-1986) | 453 | 314 | 140 |
V (1987-1989) | 568 | 437 | 131 |
VI (1990-1993) | 476 | 373 | 103 |
VII (1994-1997) | 109 | 137 | -28 |
VIII(1998-2002) | 27 | 138 | -111 |
IX (2003-2007) | 52 | 196 | -144 |
X (2008-2012) | 85 | 246 | -161 |
2013 | 55 | 276 | -221 |
2014 | 95 | 277 | -182 |
2015 | 110 | 316 | -206 |
Такое положение вызывает тревогу. Возможно, уже в ближайшие годы закисление почв начнет стремительно возрастать.
Для поддержания кислотного режима почв области на оптимальном уровне необходимо восстановить пятилетний цикл известкования, а ежегодные его объемы должны составлять 120-150 тыс. га.
Сера второй после азота протеиногенный элемент, потребляемый растениями из почвы. При ее дефиците нарушается азотный обмен в растении, снижаются интенсивность продукционного процесса и урожай [8].
Положительное влияние серы часто остаётся незамеченным, так как она воздействует главным образом не на величину урожая, а на его качество. Кроме того, внешнее проявление серного голодания растений обычно маскируется почти полным сходством с признаками недостатка азотной пищи [9].
На рубеже XX-XXI столетий во многих странах зафиксированы проявления дефицита серы. Это связано с повсеместным повышением продуктивности агроценозов, с увеличивающимся выносом, снижением поступления серы в почву в результате замены простых серосодержащих удобрений сложными концентрированными, а также с повышенным вниманием к охране окружающей среды от промышленных выбросов в атмосферу [8].
Контроль над содержанием сульфатной серы (SО4-2) в пахотных почвах в области начался в V цикле (1987-1989 гг.). За годы исследований, отмечено устойчивое снижение ее содержания (рис.7).
Рис. 7. Средневзвешенное содержание серы в пашне по Липецкой области, мг/кг.
В 1987-1989 гг. из обследуемых 976,8 тыс. га 15% имели низкое содержание серы, 45% среднее и 40% высокое. Средневзвешенная величина этого показателя составляла 9,4 мг/кг почвы, что соответствует средней обеспеченности. Такого содержание доступной для растений серы было достаточно для формирования высоких урожаев не только зерновых, но и технических культур и не вызывало опасений в недостатке ее для сельскохозяйственных растений.
В 1994-1997 гг. результаты обследования показали устойчиво наметившееся уменьшение содержания серы. Средневзвешенная величина этого показателя на площади 917,7 тыс. га снизилась до 8,6 мг. Изменилось перераспределение площадей по группам обеспеченности. На 9% увеличилась доля почв с низким содержанием серы и на 7% уменьшилась площадь почв с высоким содержанием. Более чем на 2 мг/кг почвы снизилось содержание серы в почве в Грязинском, Данковском, Лев-Толстовском и Усманском районах.
По итогам агрохимического обследования 2008-2012 гг. средневзвешенное содержание серы уменьшилось до 5,8 мг/кг, или в 1,6 раза, по сравнению с 1987-1989 гг. (см. рис. 8). Низкой обеспеченностью этим элементом (< 6 мг/кг) характеризовалось уже 58% обследованных почв (1325,9 тыс. га), а доля почв с высоким содержанием серы уменьшилась с 40 до 5%. В Лебедянском, Липецком и Хлевенском районах количество почв с низким содержанием достигло 62-75%, а средневзвешенная величина этого показателя составляет 4,9-5,7 мг/кг.
Уменьшение содержания серы в почвах области подтверждают результаты мониторинговых наблюдений на стационарных реперных участках.
Микроэлементы, улучшают обмен веществ в растениях, устраняют функциональные нарушения и содействуют нормальному течению физико-биохимических процессов, влияют на процессы синтеза хлорофилла и повышают интенсивность фотосинтеза. Под действием микроэлементов возрастает устойчивость к грибным и бактериальным заболеваниям, к таким неблагоприятным условиям внешней среды, как недостаток влаги в почве, пониженные или повышенные температуры, тяжелые условия перезимовки и т. д. [10].
Определение микроэлементов началось с V цикла (1987-1989 г.) обследования. Наблюдения показывают, что большая часть почв Липецкой области характеризуется высоким содержанием бора (96%, 1273,0 тыс. га), средним содержанием марганца (58,9%, 779,5 тыс. га), низким содержанием цинка (99,7%, 1272,7 тыс. га).
Микроэлемент | Цикл (годы) | Обследованная площадь,тыс. га | Степень обеспеченности | Средне- взвешенное содержание | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
низкая | средняя | высокая | |||||||
тыс. га | тыс. га | % | тыс. га | % | тыс. га | % | мг/кг | ||
Бор | V (1987-1989) | 976,8 | 8,9 | 1 | 37,6 | 4 | 930,4 | 95 | 0,7 |
X (2008-2012) | 1325,9 | 7,6 | 0,6 | 45,3 | 3,4 | 1273 | 96 | 1,2 | |
Медь | IX (2003-2007) | 1269,9 | 1157,7 | 91,3 | 110 | 8,7 | 0,2 | 0,02 | 0,12 |
X (2008-2012) | 1325,9 | 1285,4 | 97 | 40,1 | 3 | 0,4 | 0,03 | 0,09 | |
Цинк | V (1987-1989) | 976,8 | 963 | 98,6 | 12,2 | 1,2 | 1,6 | 0,2 | 1 |
X (2008-2012) | 1275,9 | 1272,7 | 99,7 | 2 | 0,2 | 1,2 | 0,1 | 0,63 | |
Марганец | V (1987-1989) | 976,8 | 61,9 | 6 | 723,3 | 74 | 191,6 | 20 | 16 |
X (2008-2012) | 1324,1 | 465 | 35,1 | 779,5 | 58,9 | 79,6 | 6 | 12,2 | |
Кобальт | V (1987-1989) | 976,9 | 313,9 | 32 | 613,7 | 63 | 49,2 | 5 | 1,3 |
X (2008-2012) | 1325,9 | 177,5 | 13,4 | 1081 | 81,5 | 67,4 | 5 | 1,5 |
Низкое содержание марганца выявлено в Добринском (76% обследованной площади, 119,1 тыс. га) и Чаплыгинском (91% от обследованной площади , 83,4 тыс. га) районах, кобальта – в Грязинском (38% от обследованной площади, 62,1 тыс. га) и Хлевенском (25% от обследованной площади, 47,1 тыс. га) районах.
С V по X цикл произошло перераспределение почв по группам обеспеченности: доля почв с низким содержанием марганца возросла на 29%, со средним сократилась на 15%, с высоким – на 14%; доля почв с низким содержанием кобальта уменьшилась на 19%, а со средним возросла на 19%.
Основные продовольственные культуры, возделываемые в области, - зерновые, которые в 2015 г. занимали 60% посевных площадей, сахарная свекла – 8%, подсолнечник – около 13%, рапс – 3%, соя – более 2,5%. Добиться высоких и устойчивых урожаев всех сельскохозяйственных культур, выращиваемых в области, без применения удобрений и средств химической мелиорации почвы невозможно.
До 80-х гг. минеральные удобрения в Липецкой области вносили в незначительных дозах – 45-60 кг/га, из них более 60% приходилось на азотные, среди которых преобладали аммиачная вода и сульфат аммония. Более половины фосфорных удобрений вносили в виде фосфоритной муки. Невысокое естественное плодородие почв и небольшие дозы минеральных удобрений, особенно фосфорных, мало способствовали увеличению урожаев сельскохозяйственных культур. С начала 80-х гг. вопросам применения минеральных удобрений стали уделять большое внимание.
К 1987-1989 гг. (V цикл) внесение удобрений достигло 155 кг/га NРК, что было почти в 5 раз больше, чем в 1964-1969 гг. (I цикл). В том числе в 5 раз возросло использование азотных, в 4,5 раза калийных, более чем в 5,3 раза фосфорных удобрений (табл. 7).
Циклы (годы) | Минеральные удобрения, кг/га пашни | ||||
---|---|---|---|---|---|
Всего | в том числе | Соотношение N:P:K | |||
N | P2O5 | K2O | |||
I (1964-1969) | 32 | 14 | 9 | 8 | 1:0,6:0,6 |
II (1970-1975) | 53 | 25 | 12 | 15 | 1:0,5:0,6 |
III (1976-1981) | 72 | 29 | 20 | 22 | 1:0,7:0,8 |
IV ( 1982-1986) | 106 | 46 | 35 | 26 | 1:0,8:0,6 |
V (1987-1989) | 155 | 71 | 48 | 36 | 1:0,7:0,5 |
VI (1990-1993) | 148 | 58 | 53 | 37 | 1:0,9:0,6 |
VII (1994-1997) | 45 | 32 | 6 | 6 | 1:0,2:0,2 |
VIII(1998-2002) | 34 | 26 | 4 | 4 | 1:0,2:0,1 |
IX (2003-2007) | 57 | 33 | 13 | 11 | 1:0,4:0,3 |
X (2008-2012) | 82 | 51 | 16 | 16 | 1:0,3:0,3 |
2013 | 82 | 49 | 16 | 17 | 1:0,3:0,3 |
2014 | 86 | 50 | 17 | 19 | 1:0,3:0,4 |
2015 | 102 | 56 | 22 | 24 | 1:0,4:0,4 |
В лучшую сторону в этот же период изменилось соотношение питательных веществ между азотом, фосфором и калием, которое приблизилось к научно-обоснованному – 1:0,7:0,5. Наряду с простыми видами удобрений появились сложные, содержащие 2-3 элемента питания: аммофос, ЖКУ, нитрофоска и др. Удобрения вносили под все культуры согласно научно-обоснованным планам применения, составленным агрохимической службой для каждого хозяйства. В этих планах, в зависимости от планируемой урожайности, предшественников, агрохимических свойств почв рассчитывались нормы каждого вида удобрений по срокам и способам их внесения.
Многочисленные опыты, проводимые ФГБУ «ЦАС «Липецкий» в тот период, показали, что внесение азота при подкормке озимой пшеницы в дозе 30 кг/га в виде аммиачной селитры или КАС в оптимальные сроки дает прибавку урожая от 3 до 5 ц/га [11]. Отмечено высокое действие фосфорных удобрений при их внесении в рядки при посеве сельскохозяйственных культур. Для реализации этого приема использовали гранулированные фосфорсодержащие удобрения.
Если сравнить 1982 и 1990 годы, то урожайность зерновых культур по районам возросла на 10-12 ц/га, сахарной свеклы – на 100-120 ц/га, кукурузы на силос, зеленый корм и сенаж – на 15-20 ц/га. При этом вынос питательных веществ урожаем перекрывался внесением удобрений в 1,1-1,4 раза, а фосфора более чем в 2,5 раза (табл. 8)
Показатель | Цикл обследования | Год | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
I (1964-1969 гг.) | II (1970-1975 гг.) | III (1976-1981 гг.) | IV (1982-1986 гг.) | V (1987-1989 гг.) | VI (1990-1993 гг.) | VII (1994-1997 гг.) | VIII (1998-2002 гг.) | IX (2003-2007 гг.) | X (2008-2012 гг.) | 2013 | 2014 | 2015 | |
Внесено: | 44 | 72 | 101 | 152 | 209 | 206 | 66 | 44 | 72 | 114 | 109 | 115 | 130 |
с минеральными удобрениями | 32 | 52 | 72 | 106 | 155 | 148 | 45 | 34 | 57 | 84 | 82 | 86 | 102 |
с органическими удобрениями | 12 | 19 | 30 | 46 | 53 | 58 | 21 | 11 | 14 | 30 | 27 | 30 | 27 |
Вынос | 75 | 94 | 79 | 103 | 145 | 130 | 84 | 77 | 106 | 127 | 187 | 167 | 192 |
Баланс | -31 | -22 | 22 | 49 | 63 | 76 | -18 | -32 | -35 | -13 | -79 | -52 | -63 |
Интенсивность баланса, % | 58 | 76 | 128 | 147 | 144 | 158 | 79 | 58 | 67 | 90 | 58 | 69 | 67 |
В последующие годы уровень применения средств химизации резко снизился. C VII цикла (1994-1997 гг.) наблюдается уменьшение внесения органических удобрений до 0,8 т/га (см. рис. 1), минеральных удобрений до 34 кг/га, соотношение между элементами питания в VIII цикле составило 1:0,2:0,1 (см. табл. 7), объемы известкования упали до 5,3 тыс. га (см. рис. 5), исчезли с рынка однокомпонентные фосфорные удобрения, фосфоритование было прекращено полностью (рис. 2), баланс питательных веществ стал отрицательным (см. табл. 8). Продуктивность пашни снизилась с 3,29 тыс. зерн. ед./га в 1990 г. до 1,41 тыс. зерн. ед./га в 2000 г.
С середины 2000-х гг. вопросам применения минеральных удобрений стали уделять большее внимание. В период X цикла обследования (2008-2012 г.) было внесено 82 кг/га пашни питательных веществ, в 2015 г. – 102 кг/га. Однако этого не достаточно. Вынос питательных веществ значительно превышает поступление, особенно по калию, интенсивность баланса менее 100% (см. табл. 8).
Учитывая сложившиеся экономические условия, агрохимическая служба Липецкой области рекомендует уделять особое внимание прогрессивным способам использования удобрений: ранне-весенней и некорневой подкормке озимых культур азотными удобрениями и внесению фосфорсодержащих удобрений при посеве в рядки. В последние годы расширяется ассортимент сложных удобрений, вносятся тукосмеси с разным компонентным составом, в том числе серосодержащие, приобретается кальциевая селитра и известково-аммиачная селитра, увеличивается применение жидких азотных удобрений. Изменилась структура посевных площадей: уменьшилась доля кормовых культур, расширяются посевы рапса, подсолнечника, сои, рыжика и др. Наблюдается тенденция к повышению продуктивности пашни. В 2015 г. она составила 3,36 тыс. зерн. ед./га.
В Липецкой области большинство хозяйств применяют современные технологии выращивания сельскохозяйственных культур, которые предусматривают рациональное использование минеральных удобрений, измельчение и заделку соломы совместно с азотными удобрениями, применение современной техники. Например, в ООО «Лебедянское» Лебедянского района в течение ряда лет проводили промежуточный посев сидератов. В качестве сидеральных культур использовали рапс и горчицу. В ООО «Май» Липецкого района регулярно проводят подкормку озимых культур по результатам листовой диагностики. В ООО «Раненбургъ» Чаплыгинского района высевают семена лучших сортов и гибридов, применяют микроудобрения, широко используют подкормки. Одно из передовых хозяйств в Липецкой области ОАО им. Лермонтова Становлянского района. На предприятии широко используют современную технику, соблюдает севооборот, выращивают и используют в качестве сидерального удобрения клевер, солому измельчает и запахивает с азотными удобрениями, вносит органические и минеральные удобрения. ООО «Черкизово растениеводство» осуществляет свою деятельность на основе точного земледелия, которое позволяет получать высокий урожай сельскохозяйственных культур. В хозяйстве вносят высокие дозы минеральных удобрений, в период роста и развития культур применяют микроудобрения, ежегодно используют органические удобрения, проводят известкование.
Выводы. Результаты мониторинга за состоянием почвенного плодородия пашни Липецкой области показывают: средневзвешенное содержание гумуса уменьшилось с 6,1% до 5,7%, что соответствует средней степени гумусированности; средневзвешенное содержание подвижного фосфора увеличилось с 46 мг/кг (низкое) до 97 мг/кг (среднее); значительных изменений по обменной кислотности (pHKCl), средневзвешенному содержанию обменного калия не произошло: соответственно 5,3 – в I цикле, 5,4 – в X цикле и 101 мг/кг – в I цикле, 112 мг/кг – в X цикле. В промежуточных циклах отмечены незначительные колебания калия в пределах 10 мг/кг в ту или иную сторону. Средневзвешенное содержание серы за период с 1987-1989 гг. по 2008-2012 гг. уменьшилось с 9,4 до 5,8 мг/кг.
Несмотря на резкое сокращение применения удобрений и мелиорантов, которое произошло в области в период с 1994 по 2005 гг., значительного ухудшения агрохимических показателей не произошло. При соблюдении технологии выращивания сельскохозяйственных культур, научно-обоснованном применении удобрений возможно получение высоких урожаев хорошего качества, без ущерба для плодородия почв.
Авторы
Литература