Мониторинг основных агрохимических параметров дерново-подзолистых и серых лесных почв Владимирской области

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПЛОДОРОДИЯ

МОНИТОРИНГ ОСНОВНЫХ АГРОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ И СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ

H.A. Комарова ЦАС «Владимирский», В.Г. Сычёв, академик РАН, ВНИИА, В.И. Комаров, ЦАС «Владимирский»

Представлены результаты сравнительного исследования пахотных почв Владимирской области, проведенного на основе турового мониторинга. Выявлены существенные изменения основных агрохимических показателей (содержание подвижного фосфора, обменного калия, кислотность) в зависимости от интенсивности применения средств химизации.

Ключевые слова: плодородие почв, кислотность, подвижный фосфор, обменный калий, известкование.

В задачи центров и станций агрохимической службы входят сплошное обследование земель сельскохозяйственного назначения и продукции растениеводства на содержание эко-токсикантов и агроэкологические исследования в рамках локального мониторинга в различных почвенно-климатических зонах страны (Кирюшин, Иванов, 2005). Мониторинг осуществляют и на реперных участках, которые расположены на  сельскохозяйственных угодьях, что обеспечивает широкий  охват изменчивости почвенных процессов и точности математической обработки, комплексность и непрерывность исследований во времени (Сычёв, Ефремов, Лунёв и др.., 2002; Максимов, Васильева, Кузнецов, 2002).

Оценка изменений кислотности почв Владимирской области в условиях интенсивного и экстенсивного земледелия при различных уровнях применения химических мелиорантов произведена на основе результатов турового мониторинга за 19662010 г. В период интенсивной химизации (1970-1990 г.) значи- . тельно снизилась кислотность почв, были практически ликви-  дарованы сильнокислые почвы, показатель кислотности в целом по области к 1990 г. достиг рН 5,6-5,8, площадь сильнокислых почв снизилась более чем в 7 раз, а доля почв с нейтральной реакцией среды увеличилась с 3,7 до 27,5% (табл. 1).

1. Динамика площадей пахотных почв по степени кислотности, % от обследованной площади

Год pHKci

<5,0 5,1-5,5 5,6-6,0 >6,1

1970 72,1 17,5 6,7 3,7

1975 58,1 23,3 12,5 6,1

1980 39,6 31,2 22,2 7,0

1985 25,3 30,6 30,9 13,2

1990 10,2 21,1 41,2 27,5

1995 7,9 19,6 44,2 28,3

2000 9Д 24,7 43,2 23,0

2005 5,9 26,7 55,3 12,1

2010 7,5 27,4 55,7 9,4

42,3%, у дерново-подзолистых суглинистых и серых лесных почв она составляет, соответственно, 27,6 и 28,7%).

2. Распределение площадей почв по кислотности,

Район рНСол. Всего

Владимирской обл. <4.0 4.1-4.5 4.6-5.0 5.1-5.5 5,6-6,0 >6.1 обследовано, га

Серые лесные почвы

Александровский 0,2 4,4 10,3 22,3 40,3 22,5 57282

Кольчугинский 0,2 1,9 5,1 13,5 51,7 27,6 34577

Собинский 0,5 2,9 5,7 15,1 41,6 34,2 44418

Суздальский 0 0,4 2,5 17,9 58,4 20,8 79323

Юрьев-Польский 0,1 0,7 5,2 29,7 49,1 15,2 92941

В целом по типу 0,1 1,8 5,5 21,4 49,1 22,1 308541

почв

Дерново-подзолистые суглинистые почвы

Вязников ский 0,1 3,2 7,3 17,5 36,4 35,5 49074

Гороховецкий 0,3 4,6 10,7 27,1 35,8 21,5 30755

Камешковский 0,6 4,3 11,3 35,7 35,5 12,6 25312

Ковровский 0,1 1,2 3,4 14,7 41,5 39,1 30523

Муромский 0,3 1,5 7,3 30,3 41,1 19,5 37929

В целом по типу 0,2 3,2 7,8 24,1 38,0 26,7 174223

почв

Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы

Гусь- 0,6 7,5 15,2 27,7 31,9 17,1 24699

Хрустальный

Киржачский 0,1 1,1 3,2 10,0 39,4 46,2 14994

Меленковский 0,7 9,0 16,6 26,9 33,6 13,2 56157

Петушинский 0 0 1,0 33,0 64,0 2,0 18221

Селивановский 0,2 2,3 3,5 23,2 42,2 28,6 32005

Судогодский 0,2 2,9 11,3 24,4 31,0 30,2 30100

В целом по типу 0,4 4,9 10,4 25,1 38,1 21,1 176176

почв

Итого по области 0,3 2,9 7,4 23,1 43,2 23,1 658310

Данные таблицы 2 показывают, что площади сильнокислых почв и их доля от общей обследованной территории сильно колеблются. К 1990 г. наибольшая доля сильнокислых почв была у дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почв -3,8%о, наименьшая - у серых лесных - 1,9%о. Легкие дерново-подзолистые почвы более отзывчивы на известкование, и в исследуемый период здесь отмечается наибольшая доля почв с нейтральной реакций среды (42%). Доля почв с близкой к нейтральной реакцией среды наибольшая на серых лесных почвах - 71,2%. В целом по области доля почв с благоприятными условиями кислотности достигла 66,3%о.

За последние 10 лет объемы известкования кислых почв уменьшились более чем в 30 раз. С 2000 г. доля почв с нейтральной реакцией стала уменьшаться и к настоящему времени составляет около 12%. Наибольшая площадь кислых почв занята дерново-подзолистыми песчаными и супесчаными -

Результаты мониторинга почв свидетельствуют об общей закономерности распределения площадей по степени кислотности независимо от типа почв, однако выявлены существенные различия по районам. В Юрьев-Польском районе доля серых лесных почв с нейтральной реакцией среды составляет 75,1%о, а в Александровском - 48,4%о. Аналогичные закономерности установлены на дерново-подзолистых суглинистых почвах: в Камешковком и Вязниковском районах доля почв с реакций среды >5,6 составляет, соответственно, 63,8 и 58,9%о, а в Гороховецком и Ковровском районах - около 50%.

4 3. Нормы расхода СаСОз для сдвига реакции на 0,1 ед., т/га

Гранулометрический состав

рНс,

<4,5 |4,6-4,7| 4,8-4,9 Е,0-5,1 I 5,2-5,3 | 5,4-5,5 |5,6-5/7

Дерново-подзолистые почвы

Пески 0,33 0,4 0,45 0,64 0,76 0,86 -

Супеси 0,35 0,4 0,45 0,58 0,59 0,66 -

Суглинки: легкие 0,41 0,42 0,61 0,64 0,71 0,89 0,95

средние 0,49 0,56 0,68 0,69 0,74 0,9 1,15

тяжелые 0,58 - - - - - -

Серые лесные почвы

Суглинки: легкие - - 0,47 0,69 0,78 0,9 0,99

средние 0,51 0,54 0,57 0,71 0,81 0,95 1,0

тяжелые - - - 0,82 0,94 1,12 -

Разработаны нормативы применения известковых удобрений. Полученные результаты служат основой для планирования сроков и доз известкования для поддержания реакции

почв на оптимальном уровне (табл. 3). Динамика изменения кислотности почв находится в тесной зависимости от объёмов известкования за анализируемый период. Установлена корреляционная зависимость между дозами СаСОэ (т/га) и рНКсьС увеличением доз мелиоранта увеличивается ДрН, в опытах теснота связи очень высокая (11=0,87-0,91). При внесении одной и той же дозы мелиоранта в пересчете на 1 т СаСОэ наибольший сдвиг рН отмечен на супесчаных почвах, наименьший - на тяжелосуглинистых, показатели сдвига рН наибольшие на дерново-подзолистых почвах.

Результаты кислотности почв на реперных участках характеризуются значительными вариациями рНКа во времени, наиболее значимые изменения характерны для дерново-подзолистых почв. За 7-летний период отмечено снижение величины рН на 0,3 ед., на песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах изменение кислотности происходило активнее (в среднем на 0,4 рН), чем на суглинистых и серых лесных почвах (табл. 4).

4. Динамика средневзвешенного показателя pHKci _на реперных участках_

Показатель

1993 г. | 1996 г. | 1998 г. | 2000 г. | 2003 г. | 2005 г. | 2008 г. | 2010 г.

Серые лесные почвы

Ср. вз. pH 5,84 5,73 5,62 5,48 5,63 5,59 5,56 5,54

lim 6,1-5,5 6,0-5,4 6,0-5,4 6,0-5,2 6,1-5,4 5,9-5,2 5,8-5,1 5,8-5,1

M+m 5,84+0,28 5,77+0,21 5,74+0,26 5,59+0,31 5,62+0,33 5,59+0,31 5,51+0,32 5,48+0,27

V, % 4,8 3,6 5,4 5,6 5,9 5,6 5,8 4,9

Дерново-подзолистые легко-, средне- и тяжелосуглинистые почвы

Ср. вз. pH 6,09 5,99 5,84 5,81 5,89 5,84 5,77 5,74

lim 6,7-5,8 6,5-5,7 6,4-5,8 6,5-5,7 6,5-5,6 6,5-5,5 6,5-5,5 6,2-5,4

M+m 6,24+0,36 6,2+0,35 6,11+0,33 6,06+0,39 6,09+0,41 5,99+0,37 5,92+0,41 5,74+0,27

V, % 5,8 5,7 5,4 6,4 6,7 6,2 6,9 4,7

Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы

Ср. вз. pH 6,24 6,14 5,98 6,01 5,99 5,97 5,86 5,80

lim 6,7-5.4 6,7-5,7 6,5-5,3 6,5-5,3 6,7-5,3 6,6-5,3 6,6-5,3 6,4-5,2

M+m 6,09+0,53 6,03+0,51 5,96+0,49 5,84+0,55 5,99+0,61 5,97+0,54 5,90+0,57 5,80+0,56

V, % 8,7 8,5 8,2 9,4 10,2 8,6 9,7 9,7

Средобл. 6,1 6,0 5,9 5,8 5,8 5,8 5,7 5,6

Различный уровень внесения минеральных удобрений по годам обусловил значительные изменения в группировке почв по содержанию обменного калия в них. В период интенсивной химизации (1965-1990 г.) отмечен положительный баланс калия в агроэкосистемах, что дало возможность повысить обеспеченность почв калием в среднем по области с 89 до 131 мг/кг почвы. Снижение объемов применения удобрений обусловило дефицит калия и снижение средневзвешенного показателя до 103 мг/кг почвы.

В 1970 г. площадь почв с очень низким и низким содержанием калия занимала 47,7%, к 1990 г. их доля снизилась до 18,3%. В последующие годы площадь этой группы почв стала увеличиваться и к 2010 г. составляла 37,6%). Одновременно уменьшилась доля пахотных почв с повышенным и высоким содержанием калия в 1990 г., соответственно, с 30,7 и 21,4%о до 19,9 и 8,1%о в 2010 г. Фактические агрохимические показатели в настоящее время свидетельствуют о снижении содержания обменного калия: на 10-15 мг/кг между циклами обследования почв, а в ряде хозяйств и районов этот показатель снизился на 17-30 мг/кг, что создаёт реальную угрозу истощения пахотных почв данным элементом питания (табл. 5).

5. Соотношение площадей почв по содержанию подвижного _калия, % от общей обследованной площади_

Содержание К20, мг/кг почвы

Год очень низкое среднее, повышенное, высокое и очень высокое, > 171

и низкое, < 80 81-120 121-170

1970 47,7 29,6 14,4 8,3

1975 34,8 40,0 21,4 3,8

1980 25,5 37,9 28,6 8,0

1985 22,3 31,4 28,3 18,0

1990 18,3 29,6 30,7 21,4

1995 20,9 33,2 29,2 16,7

2000 22,2 34,3 28,4 15,1

2005 30,2 38,1 25,8 5,9

2007 36,2 33,5 21,9 8,4

2010 37,6 33,4 19,9 8,1

Так, в дерново-подзолистых почвах Александровского района содержание калия уменьшилось со 127 до 107 мг/кг, Гусь-Хрустального района - с 91 до 72, Киржачского - со 123

до 103, Кольчугинского - со 170 до 141, Муромского района -со 119 до 97 мг/кг. Столь значительное снижение содержания калия нарушает экологическую безопасность пахотных почв и динамическое равновесие в почвенной среде.

Мониторинг почв на реперных участках выявил, что содержание обменного калия в почвах (80-225 мг/кг почвы) колеблется в основном от среднего до повышенного, в большей степени разница обусловлена типом почв и их гранулометрическим составом (табл. 6).

6. Распределение площади пашни по обеспеченности почв _обменным калием (на 01.01.2010 г.), %__

Группировка почв по содержанию обменно- Средне-

Почвы го калия, мг/кг взвешен.

го 41-80 81- 121- 171- >251 к2о,

120 170 250 мг/кг

2000 г.

Дерново-подзолистые 3,0 28,1 33,8 23,9 8,8 2,4 114

Серые лесные 0,1 6,9 34,5 36,7 19,3 2,5 141

2004 г.

Дерново-подзолистые 3,5 38,0 34,6 18,6 5Д 0,2 96

Серые лесные - 10,1 46,2 35,8 7,8 - 120

2010 г.

Дерново-подзолистые 7,9 35,8 28,2 14,6 5Д 8,4 89

Серые лесные 0,1 11,8 36,9 33,5 11,1 6,6 118

Выявлено, что содержание калия 130-150 мг/кг почвы является оптимальным для серых лесных и дерново-подзолистых суглинистых почв, для дерново-подзолистых супесчаных - 100-120 мг/кг. Однако, содержание обменного калия в почвах большинства обследованных хозяйств находится в минимуме, т.е. прежде всего лимитирует количественные и качественные показатели возделываемых культур. Средневзвешенная величина содержания подвижного калия в почвах в настоящее время составляет по области 103 мг/кг почвы.

Результаты турового мониторинга показывают, что внесение 1 т фосфоритной муки (200 кг Р205) на 1 га пашни позволяет поднять уровень содержания подвижного фосфора в песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах на 32-47

мг/кг, на средних и легких суглинках - на 21-32 мг Р205 /кг почвы. Средний расход удобрений для увеличения содержания Р205 на 10 мг/ кг почвы колеблется от 78 до 87 кг Р205 /га.

В период интенсивной химизации значительно возросло содержание подвижного фосфора в почвах: с 56 мг/кг в 1970 г. до 135 мг/кг в 1990 г. Последействие фосфоритования почв характеризуется устойчивым пролонгированным действием, обеспечившим в настоящее время содержание подвижного фосфора в почвах на уровне 142 мг/кг почвы (табл.7). Изменение соотношения площадей почв по их обеспеченности Р205 в период спада химизации было незначительным. Последействие фосфоритования проявляется до сих пор и положительно влияет на фосфатный режим почв.

Для создания уровня фосфатного режима в пределах 150250 мг/кг в серых лесных и дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава потребовался 21 год (19701990 г.) систематического применения удобрений. При этом доля этих почв составляет лишь 46%. Корреляционный анализ данных за годы исследований (1980-1994 г.) позволил выявить тесную зависимость между урожайностью зерновых культур и содержанием в почве подвижного фосфора (11=0,86). Установлено, что внесение фосфоритной муки один раз в 3-4 года в дозах 1-2 т/га эффективно и обеспечивает получение дополнительного урожая сельскохозяйственной продукции при одновременном повышении плодородия почв.

7. Распределение площади пашни по содержанию почв __подвижного фосфора, %_

Почвы Содержание подв. Р2О5, мг/кг почвы Средне-взвеш. Р2О5., мг/кг

<25 26-50 51100 101150 151250 > 250

2000 г.

Дерново-подзолистые 3,5 7,3 22,0 24,2 36,2 6,8 132

Серые лесные 0,2 1,8 14,0 30,2 50,0 3,8 169

2004 г.

Дерново-подзолистые 2,4 7,0 25,9 30,7 31,5 2,5 127

Серые лесные - 1,4 17,7 41,1 38,5 1,3 140

2010 г.

Дерново-подзолистые 3,3 6,9 21,5 25,5 34,1 8,9 136

Серые лесные 0,2 1,6 16,0 30,9 48,6 2,7 149

Выявлено, что зависимость между урожаем зерновых культур и содержанием подвижного фосфора в почвах не прямолинейна, оптимум лежит в интервале 130-180 мг Р205/кг почвы, при котором отмечается максимальная окупаемость затрат. Увеличение фосфатного уровня с 50 до 150200 мг/кг в Суздальском районе в дерново-подзолистых почвах повысило эффективность внесения удобрения на 56%о, а в серых лесных почвах - на 87%о. Применение фосфоритной муки в сочетании с известкованием позволяет получить на низкоплодородных почвах урожай: зерновых 30-40 ц/га, сена многолетних трав 40-60 ц/га. Фосфоритная мука в условиях известкования почв не только не снижает своей эффективности, но и содействует быстрому решению проблемы фосфора в земледелии. Повышение уровня содержания подвижного фосфора с 50 до 100 мг/кг способствует росту урожайности сельскохозяйственных культур на 10-15%, а со 120 до 190 мг/кг - на 30-50%.

Полученные результаты по расчёту почвенно-экологического индекса (ПЭИ) на реперных участках колеблются от 33,4 до 86,6 балла. Наибольшие значения показателя наблюдаются на серой лесной среднесуглинистой почве (Суздальский район), что свидетельствует о более высокой величине агрохимического показателя по сравнению с аналогичными почвами на других участках. На песчаных и супесчаных почвах ПЭИ, как правило, значительно ниже. Такой метод

анализа дает возможность количественно оценить экологическую нагрузку на конкретные угодья и земельные участки (Карманов, 1991). Оценка почв по системе ПЭИ выявила устойчивую тенденцию к его снижению (табл.8).

За 1993-2010 г. итоговый агрохимический показатель (А) в среднем по области снизился с 1,31 до 1,24. Величина ПЭИ, из-за сокращения объемов агрохимических работ, также имеет устойчивую тенденцию к уменьшению - с 58,2 в 1993 г. до 54,1 в 2010 г., что свидетельствует о снижении плодородия почв области (табл. 8). Динамика основных агрохимических параметров почв, по данным сплошного агроэкологического мониторинга, показывает, что, несмотря на малое вложение энергии в сельскохозяйственное производство, деградацион-ные процессы развиваются достаточно медленно.

8. Динамика показателей плодородия почв реперных участков

Почвы Агрохимический показатель

1993 2010 1993 2010

Серые лесные 1,25 1,22 70,6 65,9

Дерново-подзолистые супесчаные и песчаные 1,37 1,33 63,5 61,4

Дерново-подзолистые суглинистые 1,34 1,24 50,5 47,2

Пойменные 1,20 1,08 55,3 43,5

В среднем по области 1,31 1,24 58,2 54,1

Таким образом выявлено, что в последнее десятилетие за счет последействия ранее внесенных мелиорантов, средневзвешенная величина кислотности почвы составляет рН 5,55,6, доля площадей с рН > 5,5-33%, снижение уровня кислотности на серых лесных и дерново-подзолистых суглинистых почвах происходило по 0,027 ед. рН, на дерново-подзолистых супесчаных и песчаных почвах по 0,034 ед. рН в год. Из-за прекращения работ по известкованию, в ближайшей перспективе можно прогнозировать существенное увеличение площадей почв с повышенной кислотностью.

Установлена зависимость между дозами СаСОэ (т/га) и рНКа на уровне 11=0,87-0,91. Определены сдвиги рН от 1 т СаСОэ: на сильнокислых почвах - 0,17 ед., на среднекислых -

0.16.и слабокислых - 0,14 ед. Разработаны нормативы сдвига рН для основных разновидностей почв в зависимости от их гранулометрического состава. Оптимальный уровень реакции для роста растений при хорошей обеспеченности пахотных почв подвижным фосфором сдвигается в сторону более низких значений рН.

Одно из решающих условий устойчивого функционирования агроэкоценоза - достаточная обеспеченность почв подвижным Р205, содержание которого в пахотном слое следует поддерживать на уровне 101-150 мг Р205/кг почвы. Доля площадей пахотных почв с уровнем фосфатного режима >101 мг/кг в области составляет 27,6%. Содержание подвижного Р205 150-185 мг/кг обеспечивает получение максимальной урожайности большинства сельскохозяйственных культур. Повышение содержания Р205 с 50 до 100 мг/кг способствует росту урожайности сельскохозяйственных культур на 10-15%), а со 120 до 190 мг/кг - на 30-50%.

Литература

1. Кирюшин В.И., Иванов А.Л. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агро-технологий,- М.: Росинформагротех, 2005,- 706 с.

2. Сычев В.Г., Ефремов Е.Н., Лунев М.И., Кузнецов А.В. Система агроэкологического мониторинга земель сельскохозяйственного назначения." М.: Россельхозакадемия, 2006. - С. 79.

3. Максимов П.Г., Васильева Н.В., Кузнецов А.В. и др. Агроэкологическая характеристика почв Российской Федерации по содержанию тяжёлых металлов, мышьяка и фтора (по состоянию на 01.01.2000 г.). - М.: Агроконсалт, 2002. - 50 с.

4. Карманов И.И., Булгаков Д.С. Методика комплексной агрономической характеристики почв,- М., 1991,- 55 с.

MONITORING OF THE BASIC AGROCHEMICAL PARAMETERS OF SODDY-PODZOLIC AND GRAY FOREST SOILS

IN THE VLADIMIR OBLAST N.A. Komarova, V.G. Sychev, V.I. Komarov Pryanishnikov All-Russian Research Institute of Agricultural Chemistry, ul. Pryanishnikova 31a, Moscow, 127550 Russia

info@vniia-pr. ru

Comparative study of arable soils in the Vladimir oblast has been performed on the basis of round monitoring. Significant changes in the basic agrochemical parameters (contents of mobile phosphorus and exchangeable potassium, acidity) depending on the application rates of chemicals have been revealed.

Keywords: soil fertility, acidity, mobile phosphorus, exchangeable potassium, liming.