Динамика основных показателей плодородия и продуктивности пахотных почв Белгородской области

УДК 631. 452

Динамика основных показателей плодородия и продуктивности пахотных почв Белгородской области

С.В. ЛУКИН, доктор сельскохозяйственных наук, директор

Центр агрохимической службы «Белгородский», ул. Щорса, 8, Белгород, 308027, Российская Федерация

В статье проанализированы материалы агрохимического обследования пахотных почв Белгородской области за период с 1964 по 2014 гг. Почвенный покров лесостепной зоны области в основном представлен черноземами типичными и выщелоченными, степной - черноземами обыкновенными. В процессе длительного сельскохозяйственного использования (1964-2014 гг.) содержание подвижных форм фосфора в пахотных почвах области увеличилось с 55 до 137 мг/кг, подвижных форм калия - со 105 до 147мг/кг. За период 1976-2014 гг. доля кислых почв возросла с 22,8до 45,8%, в том числе среднекислыхс 1,5до 12,6%. На протяжении 1985-2014 гг. существенного изменения средневзвешенного содержания органического вещества в почвах не установлено. Оно находится в пределах 4,8-5,0%. В 2010-2014 гг. при внесении в среднем 4,8 т/га органических и 97,9 кг/га минеральных удобрений отмечали максимальную продуктивность пашни -3,71 тыс. корм. ед./га. В 2010-2014 гг., по сравнению с периодом интенсивной химизации (1986-1990 гг.), уровень внесения минеральных удобрений под озимую пшеницу сократился в 1,88 раза, под кукурузу на зерно - в 2,13 раза, под сахарную свёклу - в 1,68 раза. В эти же годы использование органических удобрений под озимую пшеницу сократилось в 5 раз, под сахарную свёклу - в 2,4 раза, а под кукурузу увеличилось в 1,39 раза. При этом урожайность озимой пшеницы практически не изменилась, кукурузы возросла в 1,6 раза, а сахарной свёклы - в 1,4 раза. При сравнительно невысоких дозах применяемых удобрений была достигнута максимальная среднемноголетняя урожайность сахарной свёклы (36,8 т/га) и кукурузы на зерно (4,97 т/га), что свидетельствует о значительном росте эффективности удобрений в современных агротехнологиях. «О Ключевые слова: деградация, кислот-О ность почвы, органическое вещество почвы, 2 плодородие почв, подвижные формы фосфора и калия, чернозем, удобрения. z Для цитирования: Лукин С.В.Динамика s основных показателей плодородия и продук-^ тивности пахотных почв Белгородской обла-

4 сти//Земледелие. 2016. №3. С. 20-22. е

5 Продовольственная безопасность $ страны базируется на высокоэффек-

тивных системах земледелия, основное звено которых воспроизводство почвенного плодородия. Самыми плодородными почвами в мире со времен В.В. Докучаева считали российские чернозёмы. Однако в процессе длительного сельскохозяйственного использования их плодородие существенно снизилось [1]. Основные виды деградации черноземов ЦентральноЧерноземных областей (ЦЧО) России - водная эрозия, дегумификация, подкисление лесостепных подтипов черноземов, снижение обеспеченности доступными формами макро- и микроэлементов [2].

Доля эродированных пахотных почв в ЦЧО составляет 20,1%. По материалам почвенного обследования, проведенного В.В. Докучаевым, в ЦЧО преобладали черноземы с содержанием органического вещества 7-10%. Сейчас только целинные черноземы заповедника «Белогорье» (участок «Ямская степь») в верхней части гумусово-аккумулятивного горизонта (слой 10-20 см) содержат 10,1% органического вещества. При этом самая высокая доля кислых пахотных почв сегодня отмечается в областях, полностью входящих в лесостепную зону: Тамбовской (75,4%), Липецкой (66,7%), Курской (66,3%) [3]. Большинство пахотных черноземов характеризуются низкой обеспеченностью подвижными формами микроэлементов (цинк, медь, марганец) [4].

Цель нашей работы - изучить закономерности изменения основных агрохимических показателей плодородия и продуктивности чернозёмов Белгородской области в процессе длительного сельскохозяйственного использования.

В статье использованы материалы сплошного агрохимического обследования пахотных почв, проводимого центром агрохимической службы «Белгородский» на протяжении 19642014 гг. В почвенных пробах определяли содержание органического вещества по методу Тюрина, подвижных форм фосфора и калия - по методу Чирикова, рН солевой вытяжки - в соответствии с ГОСТ 26483-85. При расчете средней продуктивности пашни использовали статистические данные по валовым сборам основных

сельскохозяйственных культур и их посевным площадям в Белгородской области, а также показатели содержания кормовых единиц в кормах.

Территория Белгородской области включает лесостепную и степную почвенные зоны. Почвенный покров пашни лесостепной зоны в основном представлен чернозёмами типичными (44,8% от всех пахотных почв области), выщелоченными (25,7%) и темно-серыми лесными почвами (6,2%), степной зоны - чернозёмами обыкновенными (13,0%), остаточно-карбонатными (1,1%) и солонцеватыми (3,6%). Доля эродированных пахотных почв составляет 47,9%.

Содержание органического вещества в почве традиционно служит основным критерием ее плодородия, а в последние годы все больше рассматривается с точки зрения устойчивости почвы как компонента биосферы. Главными причинами, вызывающими отрицательный баланс органического вещества в почве, можно назвать усиленную минерализацию вследствие интенсивной обработки и применения минеральных удобрений; недостаточное поступление в обрабатываемые почвы корневых и пожнивных остатков, а также органических удобрений; потерю гумуса в результате развития эрозионных процессов [5, 6].

За последние 5 циклов обследования (1985-2014 гг.) существенного изменения средневзвешенного содержания органического вещества в почвах не установлено. Оно находится в пределах 4,8-5,0%. Вероятно, каждой почве свойственен свой уровень устойчивости к биологическим потерям гумуса, ниже которого не происходит дальнейшего сокращения, если не влияет эрозия или другие экстремальные факторы. На сегодняшний день большинство пахотных почв области (77%) относится к категории среднеобеспеченных (4,1-6,0%) органическим веществом.

Для поддержания бездефицитного баланса органического вещества в зер-нопропашных севооборотах необходимо вносить не менее 6 т подстилочного навоза на 1 га севооборотной площади, а в почвозащитных зернотравяных севооборотах положительный баланс достигается благодаря посеву многолетних трав. Самый высокий уровень использования органических удобрений (5,4 т/га) в Белгородской области был зафиксирован в 1985-1989 гг., наименьший (1,2 т/га) - в 2005-2009 гг В 2010-2014 гг внесение органических удобрений увеличилось до 4,8 т/га и в будущем можно прогнозировать дальнейшую тенденцию к росту (табл. 1).

Подкисление почвенного раствора приводит к ухудшению агрофизических параметров и микробиологи-

1. Динамика применения удобрений, химической мелиорации и продуктивности пахотных почв

Цикл Годы Продуктивность, тыс. корм. ед./га Произвестковано, тыс. га/год Внесено органических удобрений, т/га Внесено минеральных удобрений, кг/га

всего N РА К20

I 1964-1970 2,35 н. д 1,6 41,0 17,1 13,2 10,7

II 1971-1975 2,61 н. д 2,2 59,0 28,4 15,0 15,6

III 1976-1983 2,88 н. д 3,6 96,0 44,1 21,4 30,5

IV 1984-1989 3,57 33,1 5,4 165 71,3 47,0 46,7

V 1990-1994 3,53 31,3 5,2 112 47,2 39,8 25,0

VI 1995-1999 2,30 6,4 2,4 38,0 21,3 11,4 5,3

VII 2000-2004 2,72 1,2 1,3 53,0 28,5 12,4 12,1

VIII 2005-2009 3,43 1,7 1,2 89,2 50,0 19,9 19,3

IX 2010-2014 3,71 36,9 4,8 97,9 58,2 20,8 18,9

ческой активности почвы, снижению до 40% эффективности удобрений, ухудшению качества растениеводческой продукции и другим негативным последствиям [7, 8]. В 1976-1983 гг доля кислых почв в Белгородской области составляла 22,8%, в том числе среднекислых - 1,5% (табл. 2). На

В районах области, полностью входящих в степную зону, также есть определенная доля кислых почв (2,0-5,3%). Однако на их территории отмечается тренд к увеличению средневзвешенной величины рНКС| на 0,1. Такая ситуация обусловлена тем, что в степной зоне велика доля черноземов обыкновенных,

2. Динамика изменения доли кислых почв, % от обследованной площади

Группировка почв по степени кислотности, рНкс1

Цикл Годы очень сильнокислые <4,0 сильнокислые 4,1-4,5 средне-кислые 4,6-5,0 слабокислые 5,1-5,5 близкие к нейтральным 5,6-6,0 нейтральные > 6,0 Всего кислых почв

III 1976-1983 0 0,1 1,5 21,2 33,2 44,0 22,8

IV 1984-1989 0 0,3 3,8 22,8 26,4 41,8 26,9

V 1990-1994 0 0,5 7,1 28,3 28,3 40,3 35,9

VI 1995-1999 0 0,2 6,1 27,2 23,8 42,7 33,5

VII 2000-2004 0 0,3 8,2 27,9 23,1 40,5 36,4

VIII 2005-2009 0 0,3 11,7 30,0 21,0 37,0 42,0

IX 2010-2014 0 0,2 12,6 33,0 22,6 31,6 45,8

протяжении 1990-2004 гг доля кислых почв была достаточно стабильна и составляла 33,5-36,4%, а к 2010-2014 гг она увеличилась до 45,8%, в том числе среднекислых - до 12,6% (без учета произвесткованных почв).

В районах, входящих в лесостепную зону, где высока доля выщелоченных и оподзоленных черноземов, темно-серых лесных почв, на протяжении 1976-2014 гг отмечали тенденцию снижения величины рНКС| на 0,1-0,5, а доля кислых почв в некоторых из них достигла 83,4%, в том числе средне-кислых - 39,3%. Основная причина под-кисления почв в лесостепной зоне это вымывание кальция из пахотного слоя осадками. Антропогенной причиной такого процесса может быть применение физиологически кислых удобрений (в основном аммиачной селитры).

Восполняются потери кальция в почве путем известкования. Высокие объемы его проведения были достигнуты в 1984-1989 гг - 33,1 тыс. га в год и в 1990-1994 гг - 31,2 тыс. га в год. В последующие годы масштабы химической мелиорации резко сократились. В 1995-1999 гг известковали 6,3 тыс. га в год, в 2000-2004 гг - 1,2, в 2005-2009 гг - 1,7 тыс. га в год. Благодаря успешной реализации программы известкования кислых почв в 2010-2014 гг ее ежегодно проводили в среднем на 36,9 тыс. га.

для которых характерно перемещение карбонатов с восходящими токами влаги в пахотный слой и подщелачивание. Кроме того, почвы этих районов в наибольшей степени страдают от развития водной эрозии, а в условиях области с увеличением степени эродирован-ности кислотность всех пахотных почв уменьшается [9].

Фосфор - один из основных элементов питания растений. Обеспеченность его подвижными формами - основной из показателей окультуренности почвы. Фоновое содержание подвижных форм фосфора в целинном черноземе составляет всего 28 мг/кг и оценивается как низкое. По результатам первого цикла (1964-1970 гг) сплошного обследования средневзвешенная величина этого показателя в пахотных почвах области находилась на уровне 55 мг/

кг и была одним из главных агрохимических факторов, лимитирующих урожайность сельскохозяйственных культур (табл. 3).

По мере увеличения поступления фосфора с минеральными и органическими удобрениями содержание его подвижных форм в почвах увеличивалось и в 1995-1999 гг. достигло 131 мг/кг. Снижение использования удобрений привело к уменьшению средневзвешенного содержания подвижных форм фосфора в почвах до 116 мг/кг в 2005-2009 гг. В последнем цикле обследования (2010-2014 гг.) благодаря возросшим объемам использования минеральных и особенно органических удобрений величина этого показателя возросла до исторического максимума 138 мг/кг.

По результатам девятого цикла обследования в области преобладают почвы со средним (31,5% от общей площади почв) и повышенным (34,6%) содержанием подвижного фосфора. Доля почв с очень высокой обеспеченностью подвижным фосфором увеличилась до 14%, и на них в соответствии с современными рекомендациями необходимость вносить фосфорные удобрения отсутствует [10].

Калий относится к числу важнейших элементов питания растений. Значительное уменьшение почвенного калийного фонда может привести не только к снижению продуктивности выращиваемых культур, но и к утрате экологических и хозяйственных функций почвы.

Фоновое содержание подвижных форм калия в целинном черноземе составляет 101 мг/кг По результатам первого цикла сплошного агрохимического обследования средневзвешенное содержание подвижного калия в пахотных почвах области составляло 105 мг/кг и практически находилось на уровне целинных почв (табл. 4). В 1976-2009 гг величина этого показателя изменялась незначительно, в пределах 120-130 мг/кг несмотря на большие различия в уровне использования удобрений. По результатам восьмого цикла обследования (2010-2014 гг) оно увеличилось (на 15,8%) до 147 мг/кг Причина этого в возросших объемах использования

3. Распределение пахотных почв по содержанию подвижного фосфора, % от обследованной площади

Цикл Годы Содержание подвижного фосфора, мг/кг Средневзвешенное содержание, мг/кг

очень низкое <20 низкое 21-50 среднее 51-100 повышенное 101-150 высокое 151-200 очень высокое >200

I 1964-1970 7,4 46,6 39,9 4,7 1,0 0,4 55

II 1971-1975 1,7 22,7 65,1 7,6 1,9 1,0 72

III 1976-1983 3,0 14,8 57,2 16,4 5,1 3,5 86

IV 1984-1989 2,3 10,6 43,9 25,5 11,2 6,5 103

V 1990-1994 1,9 7,8 34,7 28,1 14,4 13,1 119

VI 1995-1999 0,9 5,0 33,6 30,8 16,4 13,3 131

VII 2000-2004 0,6 6,5 38,0 31,1 13,5 10,3 121

VIII 2005-2009 0,6 7,2 41,5 30,4 11,8 8,5 116

IX 2010-2014 0,3 2,7 31,5 34,6 16,9 14,0 138

(О Ф

Ш, ь

Ф

д

ф

ь

Ф

и 2

О ^

О)

4. Динамика обеспеченности пахотных почв подвижными формами калия, % от обследованной площади

Цикл Годы Группировка почв по степени обеспеченности, мг/кг Средневзвешенное содержание, мг/кг

очень низкое <20 низкое 21-40 среднее 41-80 повышенное 81-120 высокое 121-180 очень высокое >180

I 1964-1970 1,3 6,5 21,1 35,3 32,8 3,0 105

II 1971-1975 0,1 2,1 32,9 44,1 18,4 2,4 97

III 1976-1983 0,1 0,4 15,0 43,0 32,5 9,0 120

IV 1984-1989 0,1 2,0 12,1 33,2 36,7 15,9 130

V 1990-1994 0,3 2,1 16,7 37,5 30,5 12,9 126

VI 1995-1999 0,1 1,9 13,5 38,4 34,0 12,1 128

VII 2000-2004 0,1 2,0 14,5 42,5 31,9 9,0 121

VIII 2005-2009 0,0 1,4 12,5 39,0 36,1 11,0 127

IX 2010-2014 0,1 0,6 7,6 31,1 40,3 20,3 147

органических удобрений. В области преобладают почвы с повышенным (31,1%) и высоким (40,3%) содержанием подвижного калия. Наметился устойчивый тренд к увеличению доли почв очень высокообеспеченных этим элементом с 11,0 до 20,3%.

ного изменения средневзвешенного содержания органического вещества в почвах не установлено. Величина этого показателя находится в пределах 4,8-5,0%. В 2010-2014 гг. при внесении в среднем 4,8 т/га органических и 97,9 кг/га минеральных удобрений от-

5. Динамика применения удобрений и урожайности основных сельскохозяйственных культур в Белгородской области

Годы Доза органических удобрений, т/га Доза минеральных удобрений, кг д.в./га Урожайность, т/га

1986-1990 20,0 Озимая пшеница 188 3,52

2010-2014 4,0 100 3,54

Кукуруза на зерно

1986-1990 8,0 283 3,09

2010-2014 11,1 133 4,97

1986-1990 10,9 Сахарная свёкла 510 26,2

2010-2014 4,5 303 36,8

Интегральный показатель плодородия почв - урожайность сельскохозяйственных культур. В 2010-2014 гг достигнута рекордная за 50 лет продуктивность пашни - 3,71 тыс. корм. ед./га. При этом уровень использования удобрений был ниже, чем в 1984-1994 гг, и составлял 4,8 т/га органических и 97,9 кг/га минеральных удобрений. В 2010-2014 гг, по сравнению с периодом интенсивной химизации (1986-1990 гг) уровень внесения минеральных удобрений под озимую пшеницу сократился в 1,88 раза, под кукурузу на зерно - в 2,13 раза, под сахарную свёклу - в 1,68 раза. В эти же годы использование органических удобрений под озимую пшеницу уменьшилось в 5 раз, под сахарную свёклу - в 2,4 раза, а под кукурузу увеличилось в 1,39 раза. Причем урожайность озимой пшеницы практически не изменилась, кукурузы возросла в 1,6 раза, а сахарной свёклы - в 1,4 раза (табл. 5). Это свидетельствует о значительном росте эффективность удобрений в современ-«о ных агротехнологиях. о Таким образом, в процессе длитель-^ ного сельскохозяйственного исполь-£! зования (1964-2014 гг) содержание о» подвижных форм фосфора в пахотных | почвах области увеличилось с 55 до 137 мг/кг подвижных форм калия - со 105 до  147 мг/кг За период 1976-2014 гг доля 5 кислых почв возросла с 22,8 до 45,8%. $ На протяжении 1985-2014 гг существен-

мечена максимальная продуктивность пашни - 3,71 тыс. корм. ед./га. Кроме того, при сравнительно невысоких дозах применяемых удобрений была достигнута максимальная среднемноголетняя урожайность сахарной свёклы (36,8 т/га) и кукурузы на зерно (4,97 т/га).

Литература

1. Акулов П.Г. Воспроизводство плодородия и продуктивность чернозёмов. М.: Колос, 1992. 223 с.

2. Плодородие чернозёмов России / под ред. Н.З. Милащенко. М.: Агроконсалт, 1998. 688 с.

3. Чекмарёв П.А. Агрохимическое состояние пахотных почв ЦЧО России // Достижения науки и техники АПК. 2015. №9. С. 17-20.

4. Чекмарёв П.А. Состояние плодородия пахотных почв Центрально-Чернозёмных областей России // Агрохимический вестник. 2015. №3. С. 8-11.

5. Чекмарев П.А., Обущенко С.В., Троц Н.М. Влияние системного применения минеральных удобрений на содержание гумуса в черноземе обыкновенном // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 6. С. 32-34.

6. Несмеянова М.А., Дедов А.В., Дедов А.А. Занятый пар как предшественник озимой пшеницы в условиях юго-востока ЦЧР // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. 2015. № 3 (36). С. 31-37.

7. Четверикова Н.С. Динамика плодородия пахотных чернозёмов лесостепной зоны ЦЧО // Достижения науки и техники АПК. 2014. №2. С. 18-21.

8. Корнейко Н.И., Поддубный А.С. Программа известкования кислых почв Белгородской области // Достижения науки и техники АПК. 2012. №12. С. 17-19.

9. Каштанов А.Н., Явтушенко В.Е. Агроэкология почв склонов. М.: Колос, 1997. 240 с.

10. Иванов А.Л. и др. Рекомендации по проектированию интегрированного применения средств химизации в ресурсосберегающих технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия: инстркуктивно-методическое издание. М.: «Росинформа-гротех», 2010. 464 с.

Dynamics of the Main Indices of Fertility and Productivity of Arable Soils of Belgorod Region

S.V. Lukin

Center of Agrochemical Service «Belgorodsky», ul. Shchorsa, 8, Belgorod, 308027, Russian Federation

Summary. In the article it was analyzed the material of agrochemical survey of arable soils in Belgorod region for the period from 1964 to 2014. The soil cover of the forest-steppe zone in the region is mainly represented by typical and leached chernozems, in the steppe zone - by usual chernozems. During long agricultural usage (1964-2014) of soils the content of mobile forms of phosphorus in them increased from 55 to 137 mg/ kg, of mobile forms of potassium- from 105 to 147mg/kg. For the period 1976-2014 the fraction of acid soils increased from 22.8 to 45.8%, including middle-acid ones - from 1.5 to 12.6%. In 1985-2014 the significant change of average weighted content of organic matter in the soils was not registered. It is in the limits from 4.8 to 5.0%. In 2010-2014 with the application on the average of 4.8 t/ha of organic fertilizers and 97.9 kg/ha of mineral ones it was obtained the maximal productivity of the arable land - 3,710 feed units. In 2010-2014 in comparison with the period of the intensive chemization (1986-1990) the level of application of mineral fertilizers for winter wheat decreased 1.88 times, for corn for grain - 2.13 times, for sugar beet - 1.68 times. During the same period the use of organic fertilizers for winter wheat decreased 5 times, for sugar beet - 2.4 times, for corn it increased 1.39 times. The productivity of winter wheat almost did not change, of corn -grew 1.6 times, of sugar beet - increased 1.4 times. With comparatively low doses of applied fertilizers it was obtained the maximal average long-term productivity of sugar beet (36.8 t/ha) and corn for grain (4.97 t/ha). This is the evidence of the significant growth of fertilizer efficacy in modern agricultural technologies.

Keywords: degradation, soil acidity, soil organic matter, soil fertility, mobile forms of phosphorus and potassium, chernozem, fertilizers.

Author Details: S.V. Lukin, D.Sc.

For citation: Lukin S.V. Dynamics of the Main Indices of Fertility and Productivity of Arable Soils of Belgorod Region. Zemledelie. 2016. No3. Pp. 20-22 (In Russ.).