Анализ динамики кислотности почв сельскохозяйственных угодий Калининградской области

Снижение поступления радиоцезия в травостой варьировало в среднем на обоих испытательных полигонах от 2,4 до 3,4 раза.

Применение известковых удобрений (сапропеля и известняковой муки) в производственных условиях также обеспечило рентабельное производство зеленого корма при условии ежегодного внесения азотных удобрений, где условно-чистый доход составил 2,4-2,7 руб. на 1 руб. затрат (полигон № 1). Однако эти агрохимические средства снизили удельную активность выращенной продукции лишь в 1,8-1,9 раза. От применения фосфоритной муки с ежегодной азотной подкормкой условно чистый доход составил 2,7 руб. на 1 руб. затрат при кратности снижения радиоцезия в травостое в 1,5 раза.

Применение аммиачной селитры необходимо в качестве подкормки для повышения урожайности зеленой массы многолетних трав. В наших исследованиях она обеспечила высокую прибавку урожая при низкой стоимости затрат и самую высокую их окупаемость - около 6 руб. на 1 руб. затрат, но

137/-1

снижала содержание Cs незначительно.

Таким образом, в сравнении с традиционными агрохимическими мероприятиями (известкование, фосфоритование, калиевание) Борофоска гранулированная экономически выгодное комплексное удобрение, которое во много раз снижает поступление радиоцезия в продукцию растениеводства, обеспечивая получение сельскохозяйственной продукции, соответствующей нормам радиационной безопасности и его можно рекомендовать для проведения защитных и реа-

билитационных мероприятий на радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных угодьях.

Литература

1. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв сельскохозяйственного назначения. - М., 2003.

2. Лощилов Н.А., Иванов Ю.А., Хомутинин Ю.В. Оценка эффективности коренного улучшения лугов в производственных условиях на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению / Тез. докладов III Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии. - Обнинск, 1990, т. 4. - С. 34-35.

3. Гешель И.В., Крыленкин Д.В., Санжарова Н.И. Влияние коренного улучшения суходольного луга на переход 90Sr в травостой // Агрохимический вестник, 2014, № 2. - С. 26-28.

4. Sanzharova N., Fesenko S., Kotik V., Spiridonov S. Behavior of radionuclides in meadows and efficiency of countermeasures // Radiation Protection Dosimetry, 1996, № 1/2. - Р. 43-48.

References

1. Methodical manuals for complex monitoring of soil fertility at agricultural lands. - M., 2003.

2. Loshchilov N.A., Ivanov Yu.A., Khomutinin Yu.V. Estimation of meadows basic improvement efficiency at territories polluted by radiation / thesis of III All-Union conference on agricultural radiology. - Obninsk, 1990, vol. 4. -P. 34-35.

3. Geshel I.V., Krylenkin D.V., Sanzharova N.I. Influence of basic improvement of dry upland meadow on 90Sr transfer to herbage // Agrochemical herald, 2014, vol. 2. - P. 26-28.

4. Sanzharova N., Fesenko S., Kotik V., Spiridonov S. Behavior of radionuclides in meadows and efficiency of countermeasures // Radiation Protection Dosimetry, 1996, № 1/2. - Р. 43-48.

УДК 631.82

АНАЛИЗ ДИНАМИКИ КИСЛОТНОСТИ ПОЧВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

В.И. Панасин, д.с.-х.н., Д.А. Рымаренко, к.б.н.

Центр агрохимической службы «Калининградский», e-mail: agrohim_39@mail.ru

Приведены результаты исследований динамики кислотности почв сельскохозяйственных угодий Калининградской области за 50 лет. Показано, что сдвиг pHKCl при известковании зависит от свойств почв и доз извести. Рассчитан баланс кальция в пахотном горизонте. Установлен темп естественного подкис-ления почв агроландшафтов.

Ключевые слова: сдвиг pH, баланс кальция, гидролитическая кислотность, сумма поглощенных оснований, темпы подкисления.

SOIL ACIDITY DYNAMIC ANALYSIS AT AGRICULTURAL LANDS IN KALININGRAD REGION

Dr. Sci. V.I. Panasin, PhD. D.A. Rymarenko

Centre of State Agrochemical Service «Kaliningradsky», e-mail:agrohim_39@mail.ru

Results of soil acidity dynamic researches at agricultural lands in Kaliningrad region for 50 period are presented. It's shown that pHKCi shift due to liming depends on soil properties and lime dozes. Calcium balance in arable layer is calculated. Rate of natural soil acidification in agrolandscape is established.

Keywords: pH shift, calcium balance, hydrolytic acidity, amount of absorbed bases, acidification rate.

Почва как компонент биосферы составляет главное средство сельскохозяйственного производства и служит материальной основой агроэкоси-стем. Воспроизводство почвенного плодородия есть необходимое условие устойчивого развития сельскохозяйственного производства. Почвенный поглощающий комплекс служит резервуаром большинства химических элементов, а его кислотно-основные свойства во многом обусловливают формы нахождения химических элементов в почве и доступность их для растений.

На территории Калининградской области преобладают дерново-подзолистые почвы. Они занимают около 83% сельскохозяйственных угодий. Автоморфные почвы составляют около 16%, остальные дерново-подзолистые почвы в той или иной степени переувлажнены. Дерновые почвы занимают около 3,2% от площади сельскохозяйственных угодий. Они не образуют сплошных массивов, а приурочены к плакорным формам мезорельефа. Аллювиальные почвы значительно распространены на территории области и занимают около 8,6% площади сельскохозяйственных угодий. Тор-фяно-болотные почвы широко распространены на Куршской низменности, также локально встречаются в замкнутых недренированных понижениях на территории конечно-моренного геоморфологического района. Общая площадь их составляет около 5,1% от площади сельскохозяйственных угодий.

Сельскохозяйственное освоение почв западной части Калининградской области началось около тысячи лет назад, почвы центральной и восточной частей региона освоены несколько позже. Мелиоративные работы на территории региона локально велись с конца шестнадцатого века. Во второй половине девятнадцатого века в ряде хозяйств начато применение минеральных удобрений, а также известкование. В первой половине прошлого века были составлены картограммы нуждаемости почв Восточной Пруссии в известковании [1]. По данным картограммы наибольшая нуждаемость в известковании была установлена для конечно-моренных ландшафтов западной части области. Наименьшей кислотностью характеризовались ландшафты моренной равнины и древнеозерной впадины в восточной части области. Промежуточное положение занимал озерно-ледниковый район в центральной части региона.

Исследования, проведенные комплексной экспедицией АН СССР в 1949-1952 гг., показали весьма существенные различия по кислотности почв и другим показателям плодородия на одинаковых по генезису и гранулометрическому составу почвах [2]. Это объясняется крайне неравномерным применением средств химизации в хозяйствах до Первой мировой войны и в межвоенный период. Таким образом, на естественную сложность и контрастность почвенного покрова наложилась антропогенная составляющая.

По результатам исследований комплексной экспедиции было установлено, что в известковании нуждается около 40% почв сельскохозяйственных угодий [3], причем наиболее нуждаются в извести почвы западных конечно-моренных районов. Около 50% почв основно-моренного района также нуждалось в выборочном известковании.

В период освоения Калининградской области в послевоенные годы (1945-1964) применение минеральных и органических удобрений существенно сократилось по сравнению с межвоенными годами. Вынос оснований с урожаем и дренажным стоком привел к дальнейшему подкислению большинства почв агроландшафтов.

С начала работы агрохимической службы в почвах всех сельскохозяйственных угодий определяли величину рН солевой вытяжки, гидролитическую кислотность, сумму обменных оснований, рассчитывали потребность в известковании. На основании этих исследований выявлена факториальная зависимость кислотности почв от гранулометрического состава. Установлена общая тенденция: с утяжелением гранулометрического состава дерново-подзолистых почв общий процент кислых, в том числе и сильнокислых почв, снижается. Весьма показательным параметром, отражающим потребность сельского хозяйства области в известковых мелиорантах, является процент кислых почв от общей площади почв сельскохозяйственных угодий.

На графике (рис. 1) прослеживаются три периода, различающиеся интенсивностью изменения кислотности почв. Первый - охватывает промежуток времени с момента организации агрохимической службы с 1965 до 1975 г. В это десятилетие сотрудниками Центра «Калининградский» было проведено агрохимическое обследование почв сельскохозяйственных угодий региона, полученные данные выявили проблему почвенной кислотности как одного из основных факторов, лимитирующих продуктивность агроэкосистем. С целью установления оптимальных доз внесения известковых мелиорантов на различных по типовой принадлежности, гранулометрическому составу, степени кислотности и содержанию органического вещества почвах было заложено множество краткосрочных и длительных стационарных опытов. В результате широкомасштабных исследований было установлено влияние извести на реакцию дерново-подзолистых почв, скорость и величину сдвига рН, продолжительность последействия, а также на подвижность элементов питания в почвах.

На основании данных по произвесткованным площадям и по объемам внесения известковых материалов был рассчитан сдвиг рНКс1 от 1 т извести в производственных условиях в зависимости от исходной величины рНКс1. На сильнокислых почвах 1 т извести снижала почвенную кислотность в

среднем на 0,2 единицы рН; на среднекислых - на 0,15; на слабокислых - на 0,10 и на близких к нейтральным - на 0,06.

Приведенные значения смещения реакции среды являются усредненными. Практически смещение величины рН зависит от содержания органического вещества, гранулометрического состава почв и других факторов. Свободные гумусовые кислоты и их соли образуют буферную систему, емкость которой пропорциональна общему содержанию гумуса.

Обобщение результатов показало, что указанные значения сдвига рН справедливы для почв с содержанием гумуса 2,5-3,0%. При повышенном содержании гумуса расход мелиорантов возрастает. Нами установлено [4], что известкование провоцирует перегруппировки и изменение группового и

фракционного состава гумуса - снижение доли лабильного органического вещества и рост относительного содержания второй и третьей фракций.

Период с 70-х до начала 90-х годов ХХ столетия характеризовался наращиванием объемов известкования, практическим внедрением в сельскохозяйственное производство разработанных агрохимической службой рекомендаций и методик. Рост объемов известкования и выход на научно обоснованные нормы применения известковых мелиорантов позволил добиться положительного баланса кальция в земледелии Калининградской области (рис. 2). Ко второй половине восьмидесятых годов значительно сократилась доля кислых почв. Однако известкованные почвы не находятся в равновесном состоянии и при прекращении антропогенного воз-

Рис. 1. Динамика кислых почв сельскохозяйственных угодий Калининградской области, % от общей площади сельскохозяйственных угодий

кг д.в./га

200 -100 -0 i

-100 -200 -300 -400

1965- 1971- 1976- 1981- 1986- 1991- 1996- 2001- 20061970 1975 1980 1986 1990 1995 2000 2005 2010

Годы

Рис. 2. Баланс кальция на пахотных почвах Калининградской области за период с 1965 по 2010 год, кг д.в./га

действия (мелиоративных работ) начинаются дегра-дационные процессы. С начала девяностых годов объемы известкования многократно снизились.

На основании данных агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий, участков локального агроэкологического мониторинга и стационарных опытов установлена зависимость скорости подкисления дерново-подзолистых почв от их гранулометрического состава, содержания органического вещества, интенсивности использования и степени увлажнения. Средняя многолетняя скорость подкисления дерново-подзолистых почв Калининградской области составляет 0,03 единицы рН в год. В супесчаных и легкосуглинистых полу-гидроморфных почвах, развитых на бескарбонатных материнских породах, темпы подкисления достигают 0,05 единиц рН в год. В суглинистых почвах скорость выщелачивания определяется наличием или отсутствием карбонатного горизонта, глубиной его залегания, а также содержанием органического вещества. Нами установлена обратная зависимость скорости выщелачивания кальция от содержания гумуса [4, 5]. В среднем темпы под-кисления суглинистых дерново-подзолистых почв составляют 0,02 единиц рН в год.

По динамике гидролитической кислотности почвы также делятся на три группы. Первая - почвы на бескарбонатных породах, средняя скорость роста Нг составляет 0,043 ммоль/100 г почвы и практически не зависит от гранулометрического состава почвообразующих и подстилающих пород. Во вторую группу входят дерново-слабоподзолистые и дерновые глееватые почвы на моренном карбонатном суглинке и озерно-ледниковой карбонатной глине. Темп роста НГ в пахотных горизонтах этих почв существенно ниже - 0,034 ммоль/100 г в год. Вероятно, это связано с частичной компенсацией потерь кальция периодическим поступлением жестких почвенно-грунтовых вод в нижнюю часть горизонта. Третью группу составляют тяжелые по гранулометрическому составу оглеенные почвы с присутствием карбонатов в почвенном профиле. В таких почвах величина Нг стабильна вследствие динамического равновесия между выносом кальция и поступлением его из почвенно-грунтовых вод.

Динамика суммы поглощенных оснований в целом повторяет выявленную для величины рН закономерность. Общее содержание органического вещества изменилось незначительно и разнонаправ-лено. Относительно короткий период наблюдений не дает возможность выявить тренд по валовому количеству гумуса. Нашими исследованиями [4] установлено, что снижение величины рН и суммы обменных оснований сопровождается ростом относительного содержания свободных и рыхло связанных с полуторными оксидами фракции гуминовых

кислот и одновременном снижении доли гуматов кальция и магния, а также негидролизуемого остатка. Относительно стабильное общее содержание органического вещества при увеличении подвижности гумусовых веществ может быть вызвано процессами омоложения гумуса при уменьшении агрогенной нагрузки на почву.

Таким образом, научно обоснованный прогноз динамики кислотно-основных свойств почв и определение оптимальных объемов известкования, а, следовательно, и поддержание плодородия почв на оптимальном уровне возможно только на основании данных сплошного и локального мониторинга состояния почвенного поглощающего комплекса. В перспективе без внедрения оптимальных объемов известкования повышенная кислотность почв на значительной части территории региона станет основным фактором, резко снижающим окупаемость капиталовложений в земледелие и лимитирующим урожайность и качество сельскохозяйственных культур, что в конечном итоге влияет на эффективность сельскохозяйственного производства.

Литература

1. Церлинг В.В. Из истории сельского хозяйства Калининградской области // Агрохимические работы в Калининградской области. - М.: Сельхозгиз, 1959. - С. 7-19.

2. Важенин И.Г., Белякова В.И. Агрохимическая характеристика почв // Агрохимические работы в Калининградской области. - М.: Сельхозгиз, 1959. - С. 40-70.

3. Корнилов М.Ф., Благовидов Н.Л. Известкование почв северо-западной зоны нечерноземной полосы СССР. - Л.: Сельхозгиз, 1955. - 218 с.

4. Панасин В.И., Рымаренко Д.А. Гумус и плодородие почв Калининградской области. - Калининград: Изд-во КГУ, 2004. - 219 с.

5. Панасин В.И., Рымаренко Д.А. Динамика кислотности почв сельскохозяйственных угодий Калининградской области // Экологические функции агрохимии. Материалы VII симпозиума ученых агрохимиков и агро-экологов «Агрохимэкосодружества» (Минск, 13-15 июня 2012 г.). - Минск, 2012. - С. 115-124.

References

1. Tserling V.V. History of Kaliningrad region agriculture // Agrochemical procedures in Kaliningrad region. - М. : Sel'khozgiz, 1959. - P. 7-19.

2. Vazhenin I.G., Belyakova V.I. Agrochemical soil characteristics // Agrochemical procedures in Kaliningrad region. - М.: Sel'khozgiz, 1959. - P. 40-70.

3. Kornilov M.F., Blagovidov N.L. Soil liming in northwestern zone of Non-chernozem regions of USSR. - L.: Sel'khozgiz, 1955. - 218 p.

4. Panasin V.I., Rymarenko D.A. Humus and fertility of soil in Kaliningrad region. - Kaliningrad: KGU, 2004. - 219 p.

5. Panasin V.I., Rymarenko D.A. Dynamics of soil acidity at agricultural lands of Kaliningrad region // Ecological functions of agrochemistry. Materials of VII symposium of agro-chemistrists and agroecologists «Агрохимэкосодружества» (Minsk, 13-15 June 2012). - Minsk, 2012. - P. 115-124.