Оценка агрохимического и эколого-токсикологического состояния земель сельскохозяйственного назначения в западной части Ставропольского края

й01: 10.24411/0235-2451-2019-10404

УДК 631.452

Оценка агрохимического и эколого-токсикологического состояния земель сельскохозяйственного назначения в западной части Ставропольского края

А. В. БУРЛАЙ, зам. директора

А. Д. ФУРСОВ, начальник отдела

Государственный центр агрохимической службы «Ставропольский», ул. Никонова, 65, Михайловск, Ставропольский край, 356241, Российская Федерация

Резюме. Исследования проводили с целью комплексной оценки качественного состояния плодородия земель сельскохозяйственного назначения в западной части Ставропольского края (по зоне обслуживания Государственного центра агрохимической службы «Ставропольский»). В период с 1964 по 2016 гг. в регионе происходило постоянное сокращение площадей пахотных земель с оптимальным содержанием (>4 %) органического вещества. На сегодняшний день их доля сократилась, по сравнению с исходной, на две трети. До начала 90-х гг. доля площадей с оптимальным количеством фосфора (>30 мг/кг) устойчиво возрастала. На этот период приходился пик применения со-отвествующих удобрений. Затем, вместе с резким снижением объемов их внесения, произошло уменьшение площадей почв с оптимальным содержанием фосфора. Значительных изменений в структуре площадей пахотных земель с оптимальным количеством обменного калия (>300 мг/кг) не выявлено. При этом в последние годы проблемы обеспеченности получаемых урожаев достаточным количеством доступного калия и повышения эффективного плодородия почв вышли на одно из первых мест. За период с 1998-2003 гг. до 2011-2016 гг. средневзвешенное содержание гумуса возросло на 0,1 %, подвижного фосфора снизилось на 1,0 мг/кг, калия - на 12 мг/кг почвы, показатель кислотности за этиже годы уменьшился с 8,15до 8,12 ед. рНводн: В целом почвы на обследованной территории можно считать не загрязнеными. Имеются отдельные случаи превышения ПДК по меди и мышьяку в светло-каштановых почвах песчаных разновидностей, которые проявляются на незначительных площадях и носят локальный характер. Из наиболее важных микроэлементов в достаточном количестве содержится лишь бор, всех остальных не хватает.

Ключевые слова: почвенный покров, плодородие почв, органическое вещество, агрохимическое обследование, подвижный фосфор, обменный калий.

Для цитирования: Бурлай А. В., Фурсов А. Д. Оценка агрохимического и эколого-токсикологического состояния земель сельскохозяйственного назначения в западной части Ставропольского края //Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 4. С. 16-19. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10404.

Постоянный учет показателей плодородия почвы необходим для формирования полной и достоверной информации о состоянии и динамике плодородия земель сельскохозяйственного назначения; выявления отрицательных результатов хозяйственной деятельности на землях сельскохозяйственного назначения; определения резервов обеспечения устойчивости сельскохозяйственного производства; формирования государственного информационного ресурса о состоянии земель сельскохозяйственного назначения.

Государственный центр агрохимической службы «Ставропольский» в течение 53 лет осуществляет агрохимическое и эколого-токсикологическое обследование почв земель сельскохозяйственного назначения в Ставропольском крае. За период с 1964 г. было проведено десять циклов обследования и начат одиннадцатый.

Цель работы - комплексная оценка качественного состояния плодородия земель сельскохозяйственного на-

значения в западной части Ставропольского края (по зоне обслуживания ГЦАС «Ставропольский»).

Условия, материалы и методы. Ставропольский край расположен в зоне умеренно-континентального климата. Метеорологические сезоны года, как правило, не совпадают с календарными. Зима на преобладающей части территории короткая и неустойчивая. Самый холодный месяц зимы - январь, средняя температура воздуха которого составляет -4...-5 °С. Экстремальные температуры могут опускаться по всей территории края (кроме Кисловодска) ниже -30 °С. Самая низкая температура, отмеченная в крае, -38 °С. Максимальные температуры зимой могут достигать +21 °С. Лето на большей части территории наступает в первой декаде мая и длится около 140 дней. На равнинах оно жаркое, сухое, в предгорьях - прохладное. Средняя месячная температура воздуха в июле, самом теплом месяце года, на равнинной части составляет +23.. .+25 °С, максимальная - +44 °С.

Распределение осадков по территории края неравномерно, особенно в горных районах, где на их величину влияет высота и экспозиция склонов. Сумма осадков за год уменьшается с юга на север и с запада на восток и составляет в юго-восточных районах края 350.500 мм, на Ставропольской возвышенности - 600 мм, в предгорьях -600.800 мм. Максимум осадков наблюдается летом. Продолжительность вегетационного периода 180.185 дней.

По результатам крупномасштабныхпочвенных обследований, проведенных в предыдущие годы, территория края условно делится на две зоны: черноземов, занимающая около 40 % площади (западная часть) и каштановых почв, на которые приходится примерно 60 % всех земель (восточная часть). Повсеместно получили распространение интразональные почвы - засоленные (солонцы, солончаки), луговые, аллювиальные, болотные. Их доля в структуре почвенного покрова составляет 12 %. В результате интенсивного антропогенного воздействия на востоке края образовались открытые пески на фоне светло-каштановых почв. На склоновых землях сформировались неполнораз-витые и деградированные (смытые) земли. Относительной однородностью почвенного покрова отличаются только территории Красногвардейского, Новоалександровского и Труновского районов. Всего выявлено более 4,5 тыс. почвенных разностей [1, 2].

В зону обслуживания ГЦАС «Ставропольский» входит 2840,6 тыс. га земель сельскохозяйственных угодий в 14 районных муниципальных образованиях.

Работу проводили в соответствии с Методическими указаниями по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения (2003) и приказом Минсельхоза РФ от 4 мая 2010 года № 150 «Об утверждении порядка государственного учёта показателей состояния плодородия земель сельскохозяйственного назначения».

Площадь элементарного участка при обследовании почв составляла 20 га. В работе использовали электронные карты внутрихозяйственного землеустройства, портативные ОРБ-навигаторы, пробоотборник. В пробах почвы определяли содержание подвижного фосфора (Р2О5) и ка_ Достижения науки и техники АПК. 2019. Т 33. № 4

5 80

£ 70

ч

о 60

50

о

X 40

л

30

20

ю о 10

О 0

I I ШШ1

.....  Иш^д

-.....

"Ш ШШШШШшШШ

1968-1976 1983-1988 1993-1998 2003-2010 1964-1968 1976-1983 1988-1993 1998-2003 2010-2016

Рис. 1. Динамика площадей пахотных земель с оптимальным содержанием органического вещества (> 4,0 %) на территории обслуживания ГЦАС «Ставропольский».

лия (КР) - по ГОСТ 26205-91, органического вещества - по методу Тюрина (в модификации ЦИНАО) по ГОСТ 26213-91, рН водной вытяжки - потенциометрическим методом по ГОСТ 26423-85.

Уровень загрязнения почв определяли в соответствии с Методическими рекомендациями по выявлению деградированных и загрязненных земель (1994), ГОСТ 17.4.3.01-83 и ГОСТ 17.4.4.02-84. Оценку загрязненности проводили путем сравнения содержания в ней веществ с соответствующими ПДК (ОДК).

Результаты и обсуждение. С 1964 по 2016 гг. на территории обслуживания ГЦАС «Ставропольский» происходило постоянное уменьшение площадей пахотных земель с оптимальным содержанием (>4 %) органического вещества (рис. 1). На сегодняшний день их доля сократилась, по сравнению с 1964 г., на две трети.

Снижению содержания органического вещества в пахотных почвах способствовали следующие факторы: неполное выполнение противоэрозионных мероприятий при повышении активности проявления процессов эрозии, недостаточное применение органических и минеральных (часто в несбалансированных дозах) удобрений, неполное использование растительных остатков на удобрение, увеличение доли пропашных культур в структуре посевов, сокращение площади многолетних трав, недостаточная минимализация обработки почв и др. [3, 4, 5].

Воспроизводство и стабилизация содержания органического вещества в почвах края могут быть достигнуты только при высоких культуре и системе земледелия, систематическом применении всех видов минеральных и, особенно, органических (навоза, соломы, пожнивных остатков, сидератов и др.) удобрений [6, 7].

В динамике площадей пахотных земель с различным содержание фосфатов прослеживаются определённые закономерности, обусловленные уровнем применения фосфорных удобрений (рис. 2). До начала 90-х гг. доля площадей с оптимальным количеством фосфора (>30 мг/ кг) неуклонно возрастала. На этот период приходится пик применения фосфорных удобрений. Затем, вместе с резким снижением объемов внесения удобрений, произошло уменьшение площадей почв с оптимальным содержанием фосфора.

Значительных изменений в динамике структуры площадей пахотных земель с оптимальным количеством

обменного калия (>300 мг/кг) за период с 1964 по 2016 гг. не выявлено (рис. 3). Однако прослеживается тенденция снижения величины этого показателя. Изменения в содержании обменного калия в пахотных землях обусловлены главным образом объёмами применения удобрений.

Вследствие наличия высоких запасов калия в почвах края изучению проблем, связанных с его содержанием и превращениями в почве, уделялось недостаточное внимание. Поэтому калийные удобрения вносили недостаточно. С 1996 г. использование калийных туков практически прекратилось. Всё это способствовало обеднению почв этим элементом. В результате в последние годы проблемы обеспеченности растений доступным калием и повышение его содержания в почвах вышли на одно из первых мест.

Сравнение результатов агрохимического обследования по зоне обслуживания центра за период с 1998 по 2016 гг. показывает, что средневзвешенная величина показателя кислотности почвы уменьшилась с 8,15 до 8,12 ед. рН (табл. 1). Наиболее благоприятная ситуация в Андроповском,

1968-1976 1983-1988 1993-1998 2003-2010 1964-1968 1976-1983 1988-1993 1998-2003 2010-2016

Рис. 2. Динамика площадей пахотных земель с оптимальным содержанием подвижного фосфора (> 30,0 мг/кг) на территории обслуживания ГЦАС «Ставропольский».

Шпаковском и Апанасенковском районах - 7,8...7,9 ед. рН. Тогда как в Труновском, Петровском и Изобильненском районах величина этого показателя составляет 8,3.8,4 ед. рН. В ряде районов края, таких как Туркменский, Ипатов-ский, Грачёвский, Новоалександровский и др., щелочные почвы занимают от 92,2 до 99,7 % площади пашни. Это один из важнейших факторов, лимитирующих получение высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. При подщелачивании происходит ухудшение структуры почвы, водного и воздушного режимов [8].

Содержание подвижных форм фосфора по районам края в зоне обслуживаний ГЦАС «Ставропольский» сильно

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

0

1968-1976 1983-1988 1993-1998 2003-2010 1964-1968 1976-1983 1988-1993 1998-2003 2010-2016

Рис. 3. Динамика площадей пахотных земель с оптимальным содержанием подвижного калия (> 300 мг/кг) на территории обслуживания ГЦАС «Ставропольский».

30

25

20

5

0

Таблица 1. Результаты агрохимического обследования

Район рНводн. Органическое вещество, % Подвижный фосфор (Р2О5), мг/кг Обменный калий (К2О), мг/кг

19982003 гг. 20112016 гг. 19982003 гг. 20112016 гг. 19982003 гг. 20112016 гг. 19982003 гг. 20112016 гг.

Апанасенковский 7,9 7,9 1,8 2,1 21,0 20,9 424 428

Туркменский 8,1 8,2 2,3 2,7 16,0 16,1 373 374

Ипатовский 8,2 8,2 2,6 2,9 16,0 16,4 407 398

Петровский 8,2 8,3 2,8 3,1 20,0 21,8 322 332

Андроповский 7,8 7,8 3,8 4,1 19,0 17,4 364 360

Грачевский 8,1 8,1 3,2 3,3 18,0 19,4 330 311

Изобильненский 8,3 8,4 3,2 3,6 19,0 20,0 332 344

Кочубеевский 7,9 7,9 4,3 4,4 22,0 18,9 322 340

Красногвардейский 8,5 8,4 2,9 3,0 15,0 18,2 380 385

Новоалександровский 8,1 8,2 3,3 3,6 21,0 24,6 376 367

Труновский 8,4 8,3 3,1 3,4 18,0 21,0 325 336

Шпаковский 7,9 7,9 4,0 4,2 20,0 19,5 345 341

Минераловодский 8,1 8,0 4,4 4,3 22,0 19,8 369 400

Предгорный 7,9 8,0 5,2 5,0 31,0 27,9 352 347

Среднее по зоне обслуживания 8,15 8,12 2,7 2,8 22,0 21,0 373 361

различается: наиболее высокая обеспеченность отмечена в Предгорном (27,9 мг/кг почвы), Новоалександровском (24,6 мг/кг почвы) и Петровском (21,8 мг/кг почвы) районах. В восточной части края она значительно ниже среднере-гионального уровня. В Туркменском и Ипатовском районах величина этого показателя составляет от16,1до 16,4 мг/кг почвы фосфора. При этом средневзвешенное содержание Р2О5 по зоне уменьшилось, по сравнению с 1998 г., до 21 мг/кг почвы.

прошлых лет. При этом если существующая ситуация с недостаточным внесением органических и минеральных удобрений и мелиорантов сохраниться, то агрохимическая деградация почвы неизбежна.

По степени гумусированности исследуемые почвы относятся к слабо- и малогумусовым - содержание органического вещества колеблется от 2,1 до 5,0 %. Наименьшая величина этого показателя (2,1 %) отмечена в Апанасенковском районе. В Предгорном и Кочубеевском

Таблица 2. Группировка почв по содержанию подвижных форм фосфора

Район

Группировка почв по содержанию подвижного _фосфора, % от общей площади_

очень

низ-

сред-

повы-

высо-

очень

Апанасенковский низкое 5,73 кое 18,55 нее 65,39 шенное 9,15 кое 1,07 высокое 0,12

Туркменский 25,14 35,84 33,08 4,63 1,32 -

Ипатовский 18,39 32,49 43,56 5,04 0,5 0,03

Петровский 7,41 21,89 54,74 11,45 2,93 1,58

Андроповский 18,5 32,22 43,04 5,67 0,32 0,25

Грачевский 21,15 20,77 47,37 7,97 1,48 1,26

Изобильненский 18,75 29,14 36,52 12,16 2,65 0,79

Кочубеевский 16,04 26,35 41,95 11,48 3,73 0,45

Красногвардейский 17,83 25,79 48,12 6,72 1,17 0,38

Новоалександровский 10,21 16,78 45,97 20,24 6,51 0,28

Труновский 14,73 26,15 41,92 10,76 6,45 -

Шпаковский 19,5 22,45 45,67 9,04 2,56 0,78

Минераловодский 13,63 28,34 44,85 11,08 2,1 -

Предгорный 6,14 14,93 45,72 16,18 11,13 5,9

Среднее по зоне обслуживания 15,2 25,2 45,7 10,1 2,9 0,9

Обеспеченность почв калием постоянно уменьшается. Так, если в 1985 г. его средневзвешенное содержание составляло 373 мг/кг почвы, то в 2016 г. - 361 мг/кг.

районах она самая высокая -5,0 и 4,4 %.

На сегодняшный день почвы всех районов зоны обслуживания ГЦАС «Ставропольский» характеризуются средней обеспеченностью подвижного фосфора (16.28 мг/кг почвы). При этом основная их часть относится к категориям с очень низким, низким и средним содержанием. Повышенная и высокая обеспеченность фосфорными соединениями отмечена лишь на 14 % территории (табл. 2).

Подвижным калием почвы обеспечены лучше, чем фосфором. В основном они характеризуются повышенным и высоким содержанием обменных форм этого элемента - 332.428 мг/кг почвы (табл. 3).

При этом если в Апанасен-ковском районе величина этого показателя находится на уровне 428 мг/кг, Мине-раловодском - 400 мг/кг, Ипатовском - 398 мг/кг, то в Грачёвском, Петровском, Кочубеевском, Шпаковском, Предгорном, Новоалександровском, Туркменском районах она изменяется от 311 до 374 мг/кг почвы.

Варьирование содержания подвижных форм фосфора и калия связано в основном с уровнем естественного плодородия и применением удобрений на протяжении

Таблица 3. Группировка почв по содержанию подвижного калия

Район

Доля группы по содержанию обменного калия, % от общей_площади_

очень

низ-

сред-

повы-

высо-

очень

Апанасенковский низкое 0,03 кое 0,03 нее 2,04 шенное 31,38 кое 66,33 высокое 0,18

Туркменский - 0,19 18,37 44,76 36,60 0,08

Ипатовский - 0,11 12,26 43,02 44,34 0,26

Петровский 0,31 7,05 33,72 36,69 21,01 1,22

Андроповский 3,03 29,39 35,93 30,86 0,79

Грачевский 0,21 7,19 32,48 35,1 23,12 1,89

Изобильненский 0,01 3,14 31,61 39,68 25,02 0,54

Кочубеевский 0,07 4,33 38,54 31,28 25,4 0,37

Красногвардейский - - 13,99 48,05 37,28 0,68

Новоалександровский - 0,58 19,64 49,56 30,15 0,07

Труновский - 1,69 33,47 47,02 17,76 0,06

Шпаковский 0,14 12,83 29,49 24,29 32,6 0,65

Минераловодский - 0,28 15,3 38,74 45,22 0,46

Предгорный 0,09 4,31 32,54 35,35 25,62 2,1

Среднее по зоне обслуживания 0,09 3,2 24,52 38,6 32,9 0,69

Поскольку регион не относится к числу развитых промышленных центров, здесь не так много источников загрязнения почв. Сред них можно выделить промышленные предприятия городов Невинномысск, Ставрополь, Буденновск и многочисленные объекты нефтегазовой отрасли, основные из которых это предприятия нефтедобычи в восточных районах края, а также сеть промысловых и магистральных трубопроводов. Весомый вклад в выбросы загрязняющих веществ вносит автотранспорт.

В целом почвы Ставропольского края на всей обследованной территории можно считать не загрязнеными. Имеются отдельные случаи превышения ПДК (ОДК) меди и мышьяку в светло-каштановых почвах песчаных разновидностей, которые проявляются на незначительных площадях и носят локальный характер. При этом нормативы для песчаных и супесчаных почв в несколько раз более жесткие, чем для суглинистых, а абсолютное содержание тяжелых металлов здесь не превышает средних значений для почв Ставропольского края.

В аллювиально-луговых почвах многолетних насаждений (в основном виноградников) имеются случаи превышения ПДК по меди. Можно предположить, что это обусловлено высоким уровнем применения медьсодержащих пестицидов, в том числе в предыдущие годы. В восточных районах края, в местах нефтедобычи отмечаются случаи загрязнения почв нефтью. В основном это происходит при возникновении аварийных ситуаций и оперативно устраняется.

Выводы. В период с 1964 по 2016 гг. на территории обслуживания ГЦАС «Ставропольский» происходило постоянное сокращение площадей пахотных земель с оптимальным содержанием (>4 %) органического вещества. На сегодняшний день их доля сократилась, по сравнению с исходной, на две трети. До начала 90-х гг. доля площадей с оптимальным количеством фосфора (>30 мг/кг) устойчиво возрастал. На этот период приходился пик применения фосфорных удобрений. Затем, вместе с резким снижением объемов их внесения, произошло уменьшение площадей почв с оптимальным содержанием фосфора. Значительных изменений в структуре площадей пахотных земель с оптимальным количеством обменного калия (>300 мг/ кг) не выявлено. При этом в последние годы проблемы обеспеченности получаемых урожаев достаточным количеством доступного калия и повышения эффективного плодородия почв вышли на одно из первых мест.

По зоне обслуживания ГЦАС «Ставропольский» за период с 1998-2003 гг. до 2011-2016 гг. средневзвешенное содержание гумуса возросло на 0,1 %, подвижного фосфора снизилось на 1,0 мг/кг, калия - на 12 мг/кг почвы, показатель кислотности - на 0,03 ед. рН. В целом почвы Ставропольского края на всей обследованной территории можно считать незагрязнеными. Имеются отдельные случаи превышения ПДК по меди и мышьяку в светло-каштановых почвах песчаных разновидностей, которые проявляются на незначительных площадях и носят локальный характер.

Литература.

1. Земельные ресурсы Ставропольского края и их плодородие / под ред. д.с-х.н. М. Т. Куприченкова. Ставрополь: ГУП «Ставропольская краевая типография», 2002. 320 с.

2. Казеев К. Ш., Колесников С. И., Вальков В. Ф. Биология почв Юга России. Ростов-на-Дону: ЦВВР, 2004. 349 с.

3. Изменение показателей состояния органического вещества и физических свойств чернозема южного при переходе от традиционной к нулевой обработке // Б. А. Борисов, Р. Ф. Байбеков, Д. О. Рогожин и др. // Земледелие. 2018. № 8. С. 14-16.

4. Черкасов Г. Н., Акименко А. С. Основы модернизации севооборотов и формирования их систем в соответствии со специализацией хозяйств Центрального Черноземья // Земледелие. 2017. № 4. С. 3-5.

5. Еремин Д. И., Ахтямова А. А. Минерализация гумуса в пахотном черноземе при использовании минеральных удобрений // Земледелие. 2018. № 7. С. 16-18.

6. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография/В. В. Кулинцев, Е. И. Годунова, Л. И. Жел-накова и др. Ставрополь: АГРУС Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2013. 520 с

7. Системы земледелия Ставрополья: монография / под. общ. ред. А. А. Жученко, В. И. Трухачева. Ставрополь: АГРУС, 2011. 844 с.

8. Подколзин А.И., Беликова С. В., Бурлай А. В. Солонцовые почвы Ставрополья, их свойства и приемы улучшения. Ставрополь: ГУП СК «Ставропольская краевая типография», 2004. 320 с.

9. Свойства солонцов и солонцеватых почв и пути их окультуривания в севооборотах картофельной специализации в условиях Заволжья // П. А.Чекмарев, А. В.Коршунов, Н. А. Гаитова и др. // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 10. С. 22-26.

Assessment of Agrochemical, Ecological, and Toxicological State of Agricultural Lands in the Western Part of Stavropol Krai

A. V. Burlay, A. D. Fursov

State Center of Agrochemical Service "Stavropol'skii", ul. Nikonova, 65, Mikhailovsk, Stavropol'skii krai, 356241, Russian Federation Abstract. The research was aimed at the comprehensive qualitative assessment of the fertility state of agricultural land in the western part of Stavropol Krai (in the service area of Stavropol State Agrochemical Service Center). In the period between 1964 and 2016, the region experienced permanent reduction of the area of arable land with the optimal content (more than 4%) of organic matter. To date, their share has decreased, compared with the initial one, by two thirds. Until the early 90s, the share of land with the optimal amount of phosphorus (more than 30 mg/kg) increased steadily. In this period, the maximum of appropriate fertilizers was used. Then, a sharp decrease in the volume of their application was followed by a decrease in the soils with optimal phosphorus content. Significant changes in the structure of arable land with the optimal amount of exchange potassium (more than 300 mg/kg) were not detected. In the latter years the problems of the provision of yield with available potassium and increase in the effective soil fertility became one of the most acute. For the period from 1998-2003 until 2011-2016 the weighted average humus content increased by 0.1%; the weighted average mobile phosphorus content decreased by 1.0 mg/kg; the weighted average content of potassium decreased by 12 mg/kg of soil; the acidity index for the same years decreased from 8.15 to 8.12 pH units. In general, the soils in the study area can be considered as not contaminated. We registered some local cases of the excess of maximum admissible concentration of copper and arsenic in light-brown soils of sandy varieties, which appeared on the small area. Of the most important trace elements, only boron was contained in sufficient quantities. All the others were contained in insufficient quantities.

Keywords: soil cover; soil fertility; organic matter; agrochemical examination; mobile phosphorus; exchange potassium. Author Details: A. V. Burlay, deputy director (e-mail: stavhim@mail.ru); A. D. Fursov, department manager.

For citation: Burlai A. V., Fursov A. D. Assessment of Agrochemical, Ecological, and Toxicological State of Agricultural Lands in the Western Part of Stavropol Krai . Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019. Vol. 33. No. 4. Pp. 16-19 (in Russ.). DOI: 10.24411/02352451-2019-10404.