I. Мониторинг основных показателей почвенного плодородия и агрохимические условия эффективности применения удобрений

Северо-Кавказский федеральный округ выделен из состава Южного федерального округа Указом Президента России Д. А. Медведева от 19.01.2010 г.

В состав Северо-Кавказского федерального округа входят: Ставропольский край, Республика Северная Осетия - Алания, Республики Кабардино-Балкарская, Чеченская, Ингушская, Карачаево-Черкесская, Дагестан. Всю территорию региона можно подразделить на три основных зоны - степную, предгорную и горную.

Обширная территория Предкавказья расположена к северу от Главного Кавказского хребта, между Черным и Каспийским морями. По характеру поверхности территория региона чрезвычайно неоднородна: Ставропольская возвышенность, Прикаспийская низменность, Предкавказская и Кумо-Манычская впадины, полоса предгорий с лакколитами Минераловодской группы.

Почвенный покров

В Предкавказье преобладают лессовидные суглинки, на которых сформировались черноземы и каштановые почвы высокого уровня плодородия. На засоленных пылеватых суглинках Кумо-Манычской впадины почвы характеризуются той или иной степенью солонцеватости и солончаковости. Почвообразующие породы Прикаспийской низменности представлены супесями и песками, на которых залегают почвы легкого гранулометрического состава. Район Предкавказской впадины характеризуется распространением засоленных майкопских и сарматских глин, на которых сформировались солонцеватые черноземы и солонцы. Общей закономерностью в распространении почвообразующих пород является постепенное облегчение гранулометрического состава.

Почвы региона имеют длительную историю изучения, начатую в 1883 году В. В. Докучаевым (1949). Исследованиям почв данного региона посвящены труды многих ученых (Тюремнов, 1928; Кузнецов, 1958, 1964; Трофименко, 1956, 1966; Антыков, Стоморев, 1970; Фиапшев, 1975; Вальков,1977; Куприченков, 1984, и др.).

Агрохимическая характеристика почв и климатические условия Северного Кавказа освещены в работах В. В. Агеева (1964), Л. К. Льгова (1964), Г. И. Челядинова (1964), М. Т. Куприченко-ва и В. И. Каргальцева (1988), Л. П. Бельтюкова и А. А. Гриценко (1993), А. И. Симакина (1988), Н. Ф. Коробского (1995), В. Б. Хамукова (1995), Б. К. Кцоева (1997) и др.

Ставропольский край занимает центральную часть Предкавказья, что существенно отражается на его природных условиях и почвенном покрове. В центре расположена Ставропольская возвышенность, являющаяся климатической границей между влажными степями западного Предкавказья и сухими - восточного. На территории края отчетливо выражено снижение влажности и повышение температуры с запада и юго-запада на восток и северо-восток. В этом же направлении в полном соответствии с изменением климата меняется и естественная растительность от альпийских и субальпийских лугов к луговым, разнотравно-дерновинно-злаковым степям с полупустынной растительностью.

Особенностью в распространении почвообразующих пород на территории края является облегчение гранулометрического состава с запада на восток. Так, суглинки центральной части зоны черноземов содержат более 50-55 % физической глины и относятся к тяжелым, а в восточной части это уже средние и легкие суглинки с содержанием глины менее 35 %.

Среди почвообразующих пород выделяются лессовидные, засоленные пылеватые суглинки, засоленные майкопские глины, засоленные морские отложения, известняки, песчаные сланцы, эоловые и аллювиальные отложения. Однако преобладают лессовидные суглинки - наиболее благоприятный субстрат для образования черноземов и каштановых почв.

Приведенное выше разнообразие природных условий отразилось на почвенном покрове Ставрополья, его неоднородности, пестроте и комплексности (табл. 1).

Таблица 1

Почвенный покров Ставропольского края

Наименование почв

Площадь, тыс. га

Черноземы выщелоченные (типичные)

55,5

Черноземы карбонатные (обыкновенные)

1257,7

Черноземы солонцеватые

405,7

Черноземы южные

658,5

Темно-каштановые карбонатные

1115,2

Темно-каштановые солонцеватые

155,4

Каштановые карбонатные

316,6

Каштановые солонцеватые

735,4

Светло-каштановые карбонатные

246,7

Светло-каштановые солонцеватые

162,5

Солонцы

474,3

Пески

240,1

Луговые

111,9

Пойменные

363,1

Солончаки

43,6

Всего:

6342,2

Примечание: по данным Ставрополь НИИ гипрозема

Плодородие почвы - это ее способность обеспечивать растения питательными веществами, создавать для них определенный водный, воздушный и тепловой режимы и тем самым формировать урожай.

Различают потенциальное (естественное или искусственное) и эффективное (экономическое) плодородие почвы. Потенциальное плодородие определяется запасом в почве гумуса, питательных веществ и другими условиями жизни, являясь основным средством сельскохозяйственного производства. Проявление потенциального плодородия в производственной деятельности, характеризующееся возможностью использования растениями элементов питания для создания урожая, находит свое выражение в эффективном плодородии почв.

К основным показателям плодородия почв можно отнести следующие:

Агрохимические - содержание гумуса, реакция почвенного раствора (pH водной и солевой суспензии), состояние почвенного поглощающего комплекса (сумма поглощенных или обменных оснований, гидролитическая и обменная кислотности, емкость катионного обмена, степень насыщенности основаниями), валовое содержание и подвижные формы макро- и микроэлементов, необходимых для питания растений.

Агрофизические - гранулометрический состав, структурное состояние, плотность сложения, общая порозность, водные, воздушные и тепловые свойства и режимы почвы.

Биологические - общее число микроорганизмов, их видовой и групповой состав, ферментативная активность, нитрифицирующая, денитрифицирующая и азотфиксирующая активности почвы, интенсивность разложения целлюлозы в почве, интенсивность выделения СО2.

Экологические - содержание в почве веществ и элементов загрязнителей (тяжелые металлы, остаточные количества пестицидов и т. д.), патогенной микрофлоры и т. п.

Оптимальный уровень плодородия той или иной почвы определяется таким сочетанием ее основных свойств и показателей, при которых могут быть наиболее полно использованы все жизненно важные для растений факторы и реализованы возможности выращиваемых сельскохозяйственных культур.

Те природные почвы, которые существовали 150-200 лет тому назад, к настоящему времени подверглись существенным изменениям. Это вызвано, в первую очередь, высокой степенью распахан-ности территории (на черноземах 80-90, на каштановых почвах 60-70 %), обработками, мелиорацией, химизацией, заменой естественной растительности культурной, ежегодным безвозвратным отчуждением питательных веществ с урожаем сельскохозяйственных культур. Распашка почв и замена естественной растительности на культурную вызывает нарушение динамического равновесия в системе почва-растение. Следствием этого оказывается значительное изменение морфологии почв, их физических свойств, структурного состояния (Агеев, 1997).

Практически все исследователи в своих работах отмечают устойчивую тенденцию к снижению содержания гумуса в почвах Южного Федерального округа, что связывается ими с недостаточным применением органических удобрений, нарушением технологии внесения минеральных удобрений, наличием эрозионных процессов, несовершенством системы обработки почвы и рядом других причин.

Вышесказанное, как правило, ведет к снижению уровня плодородия этих почв. Среди факторов, способствующих деградации плодородия, наиболее существенны следующие: эрозия; выпахивание; дегумификация; подкисление, ощелачивание и засоление; загрязнение и биохимическое «утомление».

Эрозия. Сравнительные данные первых трех туров почвенного картографирования в системе РосНИИЗемпроекг и аэрофотосъемки практически всех районов Черноземья свидетельствуют, что в интервале 20-30 лет обследования площадь эродированных почв и овражно-балочных комплексов может возрастать в 1,5-2 раза.

Противоэрозионная эффективность основных агротехнических приемов в лесостепной и степной зонах России совместно с защитными лесополосами позволяют регулировать эрозию. Однако в настоящее время из-за высокой стоимости они не могут быть реализованы в производственных условиях.

Экономическая эффективность ежегодных противоэрозион-ных агротехнических приемов рассчитывается на 10 %-ный сток. Однако статистический анализ пространственного распространения интенсивности эрозии позволяет предположить, что наибольший вклад в водную эрозию черноземов вносят особо интенсивные ливни. В отношении таких ливней эффективность противоэрозионных мероприятий представляется совершенно недостаточной.

Не соблюдаются на практике и почвозащитные севообороты (по сути зерно-травяные и траво-зерновые) - часто просто по причине гибели посевов в неблагоприятные по климатическим условиям годы. Не воспринимаются такие севообороты и фермерскими хозяйствами неживотноводческого направления. Конъюнктура рынка в значительной мере способствует интенсификации монокультурного производства.

Выпахивание. «Выпахивание» (истощение, «утомление») является другим важнейшим фактором агродеградации черноземов. Это очень сложное, но по сути своей целостное агроэкологическое явление чаще разбивается на частные составляющие: фитопатогенное почвоутомление, нарушение санитарного состояния почвы и загрязнение ее патогенными микроорганизмами и вредителями; агрохимическое истощение - нарушение баланса питательных элементов вследствие превышения выноса с урожаем над возвратом с удобрениями; агрофизическая деградация - ухудшение водно-воздушного режима вследствие утраты почвой структуры и уплотнения; агротехническая деградация -ухудшение систем обработки вследствие тех же причин и сопутствующего ухудшения физико-механических свойств пахотного слоя; биологическое обеднение - утрату или угнетение полезной микробиоты.

Дегумификация. Черноземы за последние сто лет потеряли свыше трети общих запасов гумуса. По данным РосНИИземпро-ект, отрицательный баланс гумуса составляет в черноземах Южного Федерального округа 0,74-0,77 т/га. Средняя за столетие скорость «безэродийной» дегумификации колеблется от 0,1 до 1,3 т/га в год. Последние годы характеризуются очередной активизацией процессов дегумификации - в связи с нарушением сложившихся ранее балансов органического вещества и питательных элементов в основных вариантах агроценозов.

Подкисление, ощелачивание и засоление. Прослеживается четко выраженная тенденция к подкислению пахотного слоя черноземов - темпы приращения площадей кислых почв в ЦЧО - на 0,6 % в год, что является результатом периодического промывания верхней части профиля и резко отрицательного баланса кальция в земледелии.

В почвенном поглощающем комплексе (ППК) пахотных черноземов наблюдается увеличение доли поглощенного водорода, причем в пахотных почвах он регистрируется в более глубоких слоях профиля по сравнению с целинными разностями. В ряду черноземных подтипов наибольшие внедрения водорода и, соответственно, потери кальция фиксируются у оподзоленных черноземов (около 9 %) и меньше - у обыкновенных (до 4 %).

В работах Козловского (1987, 1991) были обоснованы и количественно оценены основные регионально-типологические формы агрогенноактивизированных процессов ощелачивания и засоления. Эти процессы получили широкое распространение среди степных черноземов. Атрогенное ощелачивание является следствием неизбежного и кардинального изменения водного режима и баланса солей целинного чернозема. В выщелоченных от гипса безгумусных карбонатных горизонтах развивается процесс ощелачивания за счет преимущественного накопления бикарбонатов натрия и магния. Процесс промачивания «мертвого горизонта иссушения» в степных почвах требует длительного времени, в связи с чем, геохимические его последствия стали фиксироваться сравнительно недавно.

Анализ профильного распределения солей в ряду целинных, пахотных, орошаемых черноземов Центрально-Черноземной зоны показал слабое однонаправленное нарастание солесодержа-ния в верхней части профиля и более значительное - в нижней. В составе солей меняется соотношение ионов: возрастает доля Na+, SO|- Cl- и снижается доля Са2+ и НСО3. В профиле почв происходит увеличение зоны элювиирования солей, размывание и перемещение выраженной аккумулятивной толщи гидрокарбоната кальция и усиление выраженности и частоты появления концентрационных пиков солей.

Загрязнение и биохимическое «утомление». Используя для анализа общепринятые кларки по Виноградову, А. П. Щербаковым с соавторами (1996) показано, что слабое загрязнение может создаваться пятью (из семи) элементами: свинцом, ртутью, медью, цинком и кобальтом. Умеренное и среднее загрязнение создается свинцом и ртутью. Повышенное загрязнение создает свинец. Максимальное валовое содержание меди, цинка, молибдена превышает их допустимую концентрацию в три-четыре раза, свинца и кобальта - в пять раз, а кадмия и ртути - в семь-восемь раз. Локальное загрязнение может превышать этот фон на 1-2 порядка.

«Утомление» черноземов приводит к повышению удельного веса агрономически менее ценной, а то и отрицательной микрофлоры; снижению биохимической активности черноземов. В утомленном черноземе более быстрыми темпами, по сравнению с севооборотом, происходит подкисление и деградация. Эффективными мероприятиями по снижению действия почвоутомления являются чистый пар, кратковременная замена фитоценоза, внесение органических удобрений, замена монокультуры на плодосмен (севооборот).

Уровень плодородия почв является определяющим фактором получения высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. В связи с чем, в условиях современного земледелия, вопросы сохранения и повышения плодородия почв приобретают первостепенное значение.

Одним из основных показателей потенциального плодородия почвы является содержание в ней органического вещества. Органическое вещество - важный источник элементов питания для растений. В нем содержится почти весь запас азота, значительная часть фосфора и серы, а также часть калия, кальция, магния и других питательных веществ. Оно играет существенную роль в создании агрономически водопрочной структуры, обуславливает физические свойства почвы, предопределяет поглотительную способность, оказывает непосредственное влияние на водный, воздушный и тепловой режим.

Уровень содержания гумуса как специфической части органического вещества в значительной мере зависит от типа почвы. В каштановых почвах его содержится 2-4 %, в черноземах - более 3 %.

Эффективное плодородие почвы - это часть деятельного потенциального плодородия, зависящее от наличия в почве доступных для растений азота, зольных элементов, воды, кислорода и других факторов жизни растений, агротехнических мероприятий, степени химизации, погодных условий, величины урожая и других факторов мобилизации свойств (признаков) плодородия. Эффективное плодородие характеризуется количеством питательных веществ, доступных для растений и используемых ими.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >