Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Агропромышленность arrow Оценка и прогноз качества земель

Агрохимические параметры плодородия земель и их оценка

Для того, чтобы создать наиболее благоприятные условия для роста и развития растений, необходимо знать закономерности содержания и трансформации в почве различных элементов питания, а также особенности питания самого растения. Способность почвы обеспечивать растения питательными веществами характеризуют агрохимические параметры плодородия земель.

Гумус или специфическая органическое вещество - интегрированный показатель плодородия почвы. От его общего содержания зависят запасы основных питательных веществ. Запасы гумуса определяют агрофизические свойства почвы, в т.ч. его плотность, влагоемкость, агрегированность, противоэрозийную устойчивость, эффективность средств химизации.

За 100 лет (1882-1981 pp.) Содержание гумуса в почвах Украины снизился на 0,97%, при этом почти половину его (0,44%) потеряно за 1960-70 pp., Что совпадает с началом интенсификации земледелия. Фактические расходы гумуса в старопахотных черноземах Украины составляют 20-30% первоначального его запаса.

Вследствие сельскохозяйственного, использования почв нарушается естественный ход гумусоутворення, меняется количество и качество массы растительных остатков, что в первую очередь влияет на интенсивность, а в ряде случаев и направленность процессов гумификации, от которых зависят качественные и количественные показатели гумуса.

Так, по данным Ф.Н. Лисецкий (1985), почвы Степи формировались при ежегодном поступлении 110 ц / га растительных остатков, за счет которых ежегодное образования гумуса составило около 24 ц / га. По мере усиления антропогенного воздействия на степные экосистемы роль этого источника гумуса резко уменьшалась. В начале освоения степных районов (130-150 лет назад) поступления растительных остатков в почву не превышало 65 ц / га, а новообразования гумуса - 18 ц / га. Сельскохозяйственное освоение целинных почв ощутимо влияет на этот процесс. Уменьшение содержания гумуса связано не только с неполным расписанию гумификованои органической массы так называемого детрита, или Лигногумат, но и с минерализацией собственно гумусовых веществ ( табл, 2.3). К тому же негативное влияние приводит и перемешивания пахотного слоя менее резину Сована слоями, находящихся ниже.

В процессе интенсивного сельскохозяйственного использования происходит дальнейшее уменьшение содержания гумуса, причем темпы разложения его в первые годы после распашки целины выше, чем потом.

Так, на черноземах глубоких западной Лесостепи в первые 5 лет после распашки целины расписание органического вещества почвы ежегодно составлял 2,9% (14,6% за 5 лет), в последующие 15 лет - 0,5% (7,6% за 15 лет), затем 80 лет - лишь 0,08% (6,6%). По 100-летний период освоения содержание гумуса уменьшилось на 25%.

Таблица 2.3

Влияние окультуривания почв на содержание и гумификованисть органических веществ в верхних слоях * %

угодья

гумус общий

Гумификовани вещества

детрит

степень разложения

чернозем типичный

перелог

7,05-0,12

4,16-0,09

2,34

65,4

пашня

5,25-0,04

3,72-0,08

1,53

70,9

пашня окультурена

5,65-0,07

4,07-0,13

1,58

72,0

Сравнение содержания гумуса в черноземах страны (на основе карты В.В. Докучаева и картосхемы, составленной по данным М.К. Крупского и др.) Позволило определить территории интенсивных потерь гумуса. Изогумусови ленты составили 7-10% основных провинций этой части черноземной полосы, на значительных массивах превратились в ленту 4-7%. Такая трансформация произошла почти полностью в Харьковской области, северной части Одесской и южной части Винницкой областей. Уменьшение гумусованости почв, которые находились в прошлом в пределах ленты 4-7%, отмечено на значительных территориях Полтавской, Хмельницкой, Винницкой и Тернопольской областей.

О интенсивные потери гумуса в почвах Украины свидетельствует такой факт: черноземы, которые в тридцатые годы XX века принадлежали к среднегумусным (6-9% гумуса), ныне трансформировались в малогумусный (менее 6%). В целом за 100-летний период потери гумуса в почвах Полесья составляли 18,9%, Лесостепи - 21,9, Степи - 19,5%, а среднегодовые темпы потерь его достигли соответственно 0,18, 0,37 и 0,31 т / га ( табл. 2.4 ).

Интенсификация сельскохозяйственного производства приводит к увеличению потерь гумуса по всем почвенно-климатических зонах. Так, среднегодовые потери его период 1961-1991рр. по сравнению с такими предыдущих 80 лет увеличились в Лесостепи в 1,65 раза, в Степи в 2,4 раза и на Полесье - в 8,1 раза.

Таблица 2.4

Динамика содержания гумуса в почвах по годам

Содержание гумуса, %

Потери гумуса, т / га

зона

1882 г.

1961 г.

1981 г.

1882-1961 pp

1961-1981 гг

100 лет

Пылесосы

2,44

2,30

1,98

0,07

0,57

0,18

лесостепь

4,51

3,81

3,52

0,34

0,56

0,37

степь

4,49

3,96

3,63

0,24

0,58

0,31

по Украине

4,17

3,64

3,32

0,30

0,57

0,32

В целом рост темпов потерь гумуса за указанный период объясняется многими причинами, среди которых основными являются усиление процессов разложения гумуса в результате внесения малых доз минеральных удобрений на начальном этапе химизации сельскохозяйственного производства, углубление пахотного слоя за счет применения более энергонасыщенных тракторов, изменение структуры посевных площадей. По сравнению с 30-40-ми годами XX века за этот период на 40% уменьшились площади под зерновыми культурами при одновременном увеличении в три раза технических и в десять раз кормовых культур (в основном за счет пропашной кукурузы).

За последние годы, пожалуй, значительно повлияли на увеличение потерь гумуса и увлажнения всей территории. Ежегодные потери гумуса в результате превышения минерализации органических веществ в почве над его поступлением составляют 18 млн. Т на всей площади пашни, или 0,6 т / га. Еще больше гумуса теряется от эрозии. Так, в производственных условиях Полесья среднегодовые потери гумуса в этом случае составляют 2400000. Т, в Лесостепи - 11 Степи - 10,3, а по Украине - 23700000. Т. В слабоеродованих почвах в метровом слое содержание гумуса снижается по сравнению с полнопрофильными на 10-20%, середньоеродованих - на 20-30%, а в сильноэродированных на 30-80%. Соответственно снижается производительность почти всех культур.

Следовательно, запасы гумуса при сельскохозяйственном использовании почв уменьшаются, с одной стороны, под влиянием биологического фактора (вследствие преобладания процессов минерализации гумуса над его новообразованием), с другой - под влиянием механического фактора (за счет уменьшения мощности почвенного профиля под влиянием эрозионных процессов).

Размеры потерь гумуса в результате его минерализации зависят от многолетней суммарного воздействия удобрений, мелиорантов, обработки, севооборотов, поступления органических веществ и интенсивности их гумификации под воздействием гидротермических и грунтовых факторов. Данные исследований по влиянию минеральных удобрений на гумусное состояние почв, на первый взгляд, довольно противоречивы. Одни авторы считают, что они способствуют уменьшению содержания гумуса, другие указывают на стабилизацию его количества; а некоторые придерживаются мнения о его увеличении. Обобщение данных свидетельствует, что все точки зрения справедливы, так как действие минеральных удобрений на гумусного состояния почв неоднозначна и зависит от многих факторов, и прежде всего от почвенно-климатических условий.

Интенсивное использование почв влияет не только на количественные, но и качественные показатели гумусного состояния. Так, в 10-летнем опыте на черноземе типичном (Роганский стационар, Харьковская область) применение высоких доз навоза (24 т / га ежегодно) обусловило расширение соотношение между гуминовыми и фульвокислот, а под воздействием высоких доз минеральных удобрений (Ν120Ρ60Κ120) это соотношение, наоборот , сужался. Но на всех удобряемых вариантах соотношение ГК1 (относительно свободные и связанные с R2O3) и ГК2 (связанные с Са) расширяется, что свидетельствует об усилении процессов новообразования гумуса при удобрении. Это можно объяснить значительным ростом биологической продуктивности сельскохозяйственных культур, в том числе корневых масс и выделений.

Под влиянием длительного сельскохозяйственного использования черноземов типичных без удобрения оптическая плотность гуминовых кислот, несмотря на относительное увеличение подвижности гумуса, в целом возрастает, а при высоких дозах органических и минеральных удобрений - снижается. Последнее обусловило увеличение доли молодых, менее конденсированных молекул в связи с интенсивным гумусоутворення. При этом усиливается миграционная способность гумусовых кислот, в свою очередь приводит к росту валовых запасов гумуса не только в верхних, но и в низших слоях почвы. В целом все это связано с увеличением доли активного, воднопептизованого гумуса ..

В других типах почв страны в составе гумуса также наблюдаются изменения в качественном отношении. В частности, в гумусе пахотного слоя почвы состоялась его гуминизация, особенно в условиях систематического использования органических удобрений. С ростом количества гуминовых кислот, как правило, связано уменьшение нерастворимого остатка, а иногда и фульвокислот. Отсюда в пахотных почвах соотношение Сгк: СФК почти всегда выше, чем в целинных аналогах. Однако, в почвах подзолистого типа почвообразования состав гумуса все же сохраняет фульватно характер, и. только в окультуренных вариантах он гуматный тип. Увеличение содержания гуминовых кислот в составе гумуса пахотного слоя произошло за счет фракции, связанной с кальцием. Данная закономерность наиболее четко проявляется в подзолистых почвах, что также свидетельствует об улучшении кальциевого режима.

Содержание гумуса в почвах, Украина зависит от зональности почвообразования, а также от типа и гранулометрического состава почв, характера почвообразующих пород и климатических условий. Он постепенно растет от дерново-подзолистых к черноземов типичных, а затем снова уменьшается в направлении каштановых солонцеватых почв и солонцов. Меньше гумуса содержится в верхнем слое почвы Полесья. Так, в пахотном слое дерново-подзолистых его 0,7-2%, или 21-56 т / га. В почвах. Лесостепи количество гумуса возрастает. В пахотном слое светло-серых лесных почв в зависимости от гранулометрического состава она составляет 1-2,5% (28-65 т / га), серых лесных - 1,2-3% (42-98 т / га), темно-серых лесных - 2-3,6% (84-140 т / га), черноземов оподзоленных - 2-4,9% (84-119 т / га), черноземов типичных - 4-6% (144-216 т / га) . В Степи количество гумуса в почвах постепенно снижается к югу. Больше всего содержат его черноземы обычные глубокие - 4-6% (144-216 т / га); в черноземах южных - 2,5- 3,5% (97-126 т / га), в темно-каштановых солонцеватых почвах - 1,5-2,7% (59-105 т / га).

В целом по Украине больше гумуса сосредоточено в черноземах типичных и обычных на территории, которая относится к барической оси АЛ. Воейкова, проходящей по линии Кишинев - Кировоград - Полтава - Харьков.

Как свидетельствуют многолетние данные, потери гумуса в почвах Украины в первые годы после освоения целинных земель достигают 40% в дерново-подзолистых, 20-35 - в черноземах типичных, 15-20 - в черноземах южных и 12-17% в темно-каштановых от исходного содержания. В условиях неудобрюванои пашни абсолютные потери гумуса за счет его минерализации, на старопахотных почвах в зависимости от структуры посевных площадей колеблются в следующих пределах: в дерново подзолистых почвах 0,2-0,7 т / га, в серых лесных - 0,21, черноземах типичных - 0,3-1,4, черноземах южных и темно-каштановых - 0; 2 0,4 т / га. По зонам страны в целом потери таковы: на Полесье - 0,8 т / га, в Лесостепи - 0,7 и в Степи - 0,6 т / га. Величина потерь гумуса обусловлена также характером обработки почвы под отдельными культурами: под яровыми зерновыми она составляет 0,5-0,6 т / га, под озимой пшеницей и рожью - 0,7, горохом и кукурузой -1-1,1, сахарной свеклой - 1,5, на черном пару - 2-2,5 т / га.

В земельном фонде Украины средне- и малогумусови почвы занимают 4,6% площади пахотных земель, а слабо гумусовые-54%. Итак, проблема сохранения и повышения содержания гумуса в почвах для Украины достаточно актуальна. Так возникает необходимость в накоплении широкой информации о гумус - содержание, баланс, пути достижения его оптимального уровня, прогноз на ближайшую перспективу.

Плодородие почвы обязательно в свое понятие включает растение и отражает степень соответствия в системе почва - растение. Поэтому оценку плодородия почв следует начинать с определения фактического состояния биодинамической равновесия в агроландшафтних системах. Определяется он классическим методом исследования биологического круговорота веществ в системе почва - растение, а степень нарушения равновесия оценивается по отклонению фактических показателей баланса от нормативно-оптимальных значений. Итак, круговорот веществ в агроэкосистемах разного уровня маг определенную направленность и присущий ему конкретное состояние, и к может быть оценен не только качественно, но и количественно - с помощью показателей баланса. Последние выступают в качестве своеобразной системы сигнализации, указывает на имеющиеся в агроэкосистем! те или иные аномалии и какие меры необходимы для ее стабилизации и нормального функционирования. В частности, балансовые расчеты имеют важное значение для обоснования оптимальной структуры севооборотов, наиболее эффективных уровней применения удобрений - в частности, и целенаправленной регулирования почвенного плодородия в целом.

К приоритетным веществ, баланс которых необходимо определять практически во всех природно-климатических зонах Украины, принадлежит гумус, который является главным признаком плодородия почвы и функцией систем земледелия.

Гумусом называют сложный динамический комплекс органических высокомолекулярных соединений кислотной природы, которые образовались в результате процессов разложения и гумификации органических остатков и вступили в тесной взаимосвязи с минеральными компонентами почвы. В общей массе органического вещества почвы он составляет 95- 97%.

По составу соединений гумус разделяют на две группы:

1) соединения индивидуальной природы - детрит. Эта группа состоит из тех же химических соединений, и растительные остатки - белков, углеводов, жиров, спиртов, эфиров, смол, органических кислот. Соединения этой природы содержат 10-15% гумуса. В плодородия почвы они играют важную роль, поскольку быстро минерализуются и обеспечивают его биологически активными веществами;

2) соединения специфической природы (находятся только в почве) - гумусовые вещества. Характерной их свойством является гетерогенность, варьирование свойств, возможность разделения на фракции - гуминовые кислоты, фульвокислоты, Гумины.

Гуминовые кислоты - это темноокрашенные высокомолекулярные соединения, выделенные из почвы щелочными растворами; при подкислении вытяжки они выпадают в растворе в виде гуматов. В состав гуминовых кислот входят углерод (52-62%), кислород (30-32%), водород (3-5%), азот (3,5-5%). Основой их молекулы являются бензольное ядро и боковые структуры - алифатические ряды. Ядро молекулы имеет гидрофобные свойства, боковые ряды - гидрофильные. Центральной частью молекулы являются функциональные группы, которые определят кислотный характер и способность к обмену катионами.

Гуминовые кислоты устойчивы против кислотного гидролиза. Они больше гидролизуются минеральными кислотами, звенья молекул которых содержат азот. Примерно половина азота гуминовых кислот переходит в раствор в форме азота амидов, монодиаминокислот. Гуминовые кислоты черноземов менее подвижны, чем гуминовые кислоты других почв. Молекулярная масса их колеблется от 400 до 10 000.

Гуматы аммония, калия, натрия хорошо растворимые в воде, определяет их положение в почве (солонцы) гуматы щелочно-земельных металлов в воде нерастворимые, накапливаются в почве, создавая водоупорную структуру. Поэтому главное значение гуминовых кислот заключается в улучшении агрофизических свойств почвы и "повышении ее плодородия.

Фульвокислоты сравнению с гуминовыми кислотами содержат меньше углерода и азота, но больше содержат водорода. Содержание углерода составляет 45%, водорода - 5, азота - 3 %. Фульвокислоты имеют те же функциональные группы, и гуминовые кислоты. Фульвокислоты и их соли растворимы в воде. Растворы имеют кислую реакцию. Эти кислоты быстрее, чем гуминовые, минерализуются, поэтому их роль в плодородии почвы заключается в формировании питательного режима.

Гумины - наиболее инертная часть гумуса. их невозможно выделить из почвы щелочными растворами при комнатной температуре. По составу Гумины близки к гуминовых кислот. Эта фракция гумуса тесно связана с минеральной частью почвы, что значительно изменяет ее свойства.

Гумус играет важную роль в почвообразовании благодаря участию в круговороте, геохимической миграции и аккумуляции значительной части зольных элементов. Он обеспечивает создание агрономически ценной структуры и благоприятных водно-физических свойств почвы. От его содержания в значительной степени зависят такие свойства почвы, как теплоемкость, теплопроводность, буферность по изменению реакции почвенного раствора. Органические вещества оказывают значительное влияние на плодородие почвы, которая зависит от содержания в их составе биологически активных веществ, влияющих на физиолого-биохимические процессы в растениях. Кроме того, трудно переоценить значение органического вещества почвы в обеспечении растений азотом, фосфором, серой и некоторыми микроэлементами и в повышении эффективности высоких норм минеральных удобрений.

Итак, органическое вещество в почве выполняет две важные функции:>

1) способствует созданию хорошей структуры почвы. При этом отдельные грунтовые коллоиды объединяются в более крупные агрегаты с образованием стабильной структуры почвы, которая создает благоприятные условия для интенсивного газообмена, легкого проникновения влаги в почву, активного роста корневой системы и высокой биологической активности,

2) выполняет роль трансформатора питательных веществ в почве. Органическое вещество в почве постоянно испытывает преобразования, разложения и минерализации, в результате чего в нем накапливается значительное количество доступных для растений питательных веществ.

Земельные ресурсы и их качество имеют особенно большое значение для развития независимой Украины, ее устойчивого социального и экономического развития и продовольственной безопасности. По показателю качества почвенного покрова Украины занимает ведущее место в мире, ведь в его структуре 67% составляют черноземы. Благодаря этому наше государство имеет большие потенциальные возможности для наращивания производства сельскохозяйственной продукции, особенно товарного зерна, развития пищевой и перерабатывающей промышленности и на основании этого постепенного улучшения качественных показателей благосостояния народа.

Грунтовое покрытие Украины богатое и разнообразное, включает в себя около 650 видов почв, а с учетом различий по гранулометрическому составу и материнской породой - их около Из тысяч. Такое обилие грунтовых отличий расположена на территории Украины не произвольно, а в определенной закономерности: грунты формируются под влиянием комплекса факторов (климат, рельеф; растительный и животный мир, почвообразующих порода и возраст страны (период от начала почвообразования).

На территории Украины согласно агрогрунтовим районированием выделяются такие почвенно-климатические зоны с их типичными почвами {табл. 2.5).

Таблица 2.5

Почвенно-климатические зоны с их типичными почвами

ПОЛЕСЬЕ

лесостепи

СТЕП

сухой СТЕП

Горная провинция КАРПАТЫ

Горная провинция КРЫМУ

типичные почвы

дерново подзолистые, дерновые и болотные

черноземы типичные, оподзоленные, выщелоченные и реградированные, серые оподзоленные

черноземы обычные и южные

каштановые

буроземы

красно коричневые

Содержание гумуса в почвах Украины определяется зональностью и их гранулометрическим составом, эффективностью борьбы с водной и ветровой эрозии. Содержание гумуса в пахотном слое различных типов почв на территории Украины меняется от 5,6-6,5% в черноземах типичных и обычных левобережных областей Лесостепи и Степи к 0,9-1,0% - в дерново-подзолистых песчаных и глинисто-песчаных почвах Полесья.

Под влиянием сельскохозяйственной деятельности человека нарушается естественный процесс гумусоутворення, уменьшается количество и меняется качество органической массы остатков растений, интенсивность и направленность процессов гумификации. Фактические расходы гумуса в старопахотных черноземах Украины составляют 20-30% первоначального его запаса. Украинские черноземы уникальные. Они сформировались под степной растительностью в условиях климата, который в отличие от степей Евразии, с наиболее мягкий и влажный, что обусловлено влиянием Атлантики и южных морей.

По физическим, химическим и минералогическим составом Почвообразовательный пород украинский чернозем - самый лучший. Отражением природного потенциала украинского чернозема есть запасы гумуса в профиле, которые определяются степенью увлажнения и гранулометрическим составом.

Черноземы обязаны своим цветом и названием высокому содержанию в них гумуса - от 5 до 11%. Валовые запасы гумуса в верхнем метровом слое черноземных почв составляют 400-700 т / га (табл 2.6). Дерново-подзолистые почвы содержат 1-2% гумуса, серые лесные - менее 3% и поэтому имеют светлую окраску. -За низкого содержания гумуса эти почвы часто называют минеральными. Наиболее богатые гумусом черноземы, где богатая травянистая растительность и активная деятельность микроорганизмов и дождевых червей способствуют значительному образованию гумусовых веществ, а высокое содержание глинистых минералов обеспечивает их закрепление в почве.

Ускорение темпов потерь гумуса в 80-90-х годах прошлого века объясняется многими причинами:

- Усилением минерализации гумуса в результате повышения интенсивности обработки:

- Необоснованным углублением пахотного слоя;

- Практически полным отчуждением из поля нетоварной части урожая;

- Недостаточным поступлением в почву пожнивных остатков и органических удобрений;

- Внесением высоких норм минеральных удобрений, несбалансированных по составу, и низких норм органических удобрений;

- Сжиганием стерни;

- Усилением процессов водной эрозии и дефляции;

- Изменением структуры посевных площадей в сторону повышения доли пропашных культур.

Таблица 2.6

Запасы гумуса в верхних слоях разных типов почв

Типы и подтипы почв

Запасы гумуса т / га

Слой 0 ... 10 см

Слой 0 ... 100 см

Дерново-п и дзолисти

56

100

серые лесные

104

175

Темно-серые лесные

117

196

черноземы оподзоленные

132

452

черноземы выщелоченные

192

549

черноземы типичные

224

709

черноземы обычные

137

426

Темно-каштановые почвы

99

229

Хотя в начале XXI века уровень интенсификации сельскохозяйственного землепользования заметно снизился, однако резко уменьшилось и применения органических удобрений.

Меры по поддержанию бездефицитного баланса гумуса. Нарушение баланса гумуса грозит истощением почв и ухудшением их важнейших свойств и резким снижением урожая культур. В почвах, в которых низкое содержание гумуса (дерново подзолистые, эродированы), надо, прежде всего, увеличивать его содержание, в грунтах с высоким содержанием гумуса - достигать его стабилизации.

Уменьшение потерь гумуса и стабилизации его в почве можно достичь применением комплекса мероприятий: внесение органических и минеральных удобрений, сев многолетних трав, рациональный обработка почвы, соблюдение оптимального соотношения зернобобовых и пропашных культур в севооборотах, применение мелиорантов и др.

Сегодня в нашей стране сложилась сложная ситуация с обеспечением земледелия органическими удобрениями. За последние годы их количество не превышает 0,6 т / га пахотных земель. По этой причине повсеместно наблюдается дефицитный баланс гумуса в почве и идет процесс истощения почв по этим основным показателем их качества. Поэтому очень важно правильно заготавливать, хранить и эффективно использовать органические удобрения.

Для увеличения содержания гумуса в почве при использовании органических удобрений большое значение имеет норма их внесения. Высочайшая эффективность, например, навоза как гумусоутворювача наблюдается при внесении его в оптимальных нормах. Увеличение или уменьшение норм навоза по сравнению с оптимальными приводит к снижению его эффективности. Это объясняется тем, что для каждого агротехнического приема характерен свой уровень самостабилизации гумуса. Поэтому нормы органических удобрений надо повышать или снижать только с учетом закономерностей, по которым осуществляется разложения органического вещества. Повышением норм органических удобрений усиливать этот процесс нельзя, поскольку это приводит к увеличению процессов минерализации в почве.

Одной из рациональных и эффективных форм 'органических удобрений являются различные виды компостов. Это сложный вид удобрений. Чаще всего его составными частями являются различные виды навоза, торфа, птичьего помета, солома, фекалии, сапропель, органические отходы перерабатывающей промышленности, твердые осадки сточных вод, а также минеральные удобрения, фосфоритная мука, известковые материалы.

Удобрительная ценность компостов зависит от технологических свойств составляющих их компонентов. А ценность органических удобрений вообще определяется содержанием в них питательных веществ. Он, в свою очередь, зависит от вида органического удобрения, его происхождение, способа хранения, изготовления и других условий.

На склоновых землях (контурно-мелиоративная организация территории), где в результате эрозии теряется плодородный слой почвы, регулирования баланса органического вещества в агроэкосистемах осуществляется следующим образом:

На землях и ЕТТ в интенсивных полевых севооборотах с высоким насыщением пропашными - культурами дефицит гумуса должен пополняться за счет органических удобрений: навоза, компостов, соломы, сидератов, промежуточный посев культур или увеличение удельного веса многолетних Май.

На землях II ЭТГ в почвозащитных кормовых и зерно-травяных севооборотах, насыщенных на 40-50% и более многолетними травами и культурами сплошного посева, бездефицитный и положительный баланс гумуса достигается за счет биологических особенностей этих культур.

На отдаленных полях, гумусное состояние предлагается регулировать не только за счет действия многолетних трав, но и использованием на удобрение побочной продукции зерновых и других культур. Сокращение технологических операций, связанных со сбором, транспортировкой и хранением соломы позволяет сэкономить до 15% энергозатрат, идущие на выращивание и уборку зерновых культур. Кроме того, этот технологический прием повышает противоэрозийную устойчивость агрофонов.

Таблица 2.7

Показатели гумусного состояния почв

признак

уровень

границы значений

Содержание гумуса,%

очень ВЫСОКИЙ

> 10

высокий

6-10

средний

4-6

низкий

2-4

низкий

<2

Запасы гумуса в слое 20/100 см, т / га

очень высокие

> 200 /> 600

высокие

150-200 / 400-600

Средние

100-150 / 200-400

низкие

50-100 / 100-200

очень низкие

<50 / <100

Степень гумификации органического вещества,

СТК / Сзаг • 100,%

очень высокий

> 40

высокий

30-40

средний

20-30

низкий

20-10

низкий

<10

В период 1995-2010 г.г. в большинстве регионов Украины наблюдался дефицитный баланс гумуса (-0,15 т / га в среднем по Украине). Между тем во всех развитых странах мира давно достигнуто простое, а в ряде - расширенное воспроизводство гумуса почвы. Именно последнее обеспечивает всестороннее улучшение его свойств и обусловливает высокую производительность и стабильность сельскохозяйственного землепользования.

Гумусное состояние почв оценивается на основе показателей, разработанных Л.А. Гришиной и Д.С. Орловым (1969), которые представлены в таблице 2 .7 .

Фактическое содержание гумуса в почвах Украины значительно отличается от оптимального (табл. 2.8.).

Таблица 2.8

Фактический и оптимальное содержание гумуса в почвах Украины

зона

Содержание гумуса, %

фактический

оптимальный

разница

степь

3,5

4,3

0,8

лесостепь

3,3

4,3

1,0

Пылесосы

1,9

2,6

0,7

по Украине

3,1

4.0

0,9

Это обусловлено интенсивными потерями гумуса под влиянием эрозионных и минерализацийних процессов. Только за период с 1961 по 1990 год в почвах Полесья среднегодовые потери гумуса составили 0,1 т / га, Лесостепи - 0,8, Степи - 0,4 т / га. ( Табл. 2.9 )

Потери гумуса, составляющие <0,1 т / га в год считаются допустимыми, слабыми и почвы не требуют дополнительных компенсирующих мер. Если потери гумуса превышают 1,1 т / га в год, возникает кризисная ситуация и для воссоздания утраченных органических веществ почвы необходимо не только внесение высоких норм органических удобрений, но и применение радикальных изменений в структуре земельных угодий, структуре севооборотов, максимальное использование всех агротехнических мероприятий , направленных на аккумуляцию органических веществ, приостановление эрозии и тому подобное.

Таблица 2.9

Динамика содержания гумуса в пахотных почвах Украины

области

Содержание гумуса, %

Потери гумуса т / га

1961

1990

за 30 лет

в среднем

Волынская

1,8

1,8

0

0

Запорожская

3,4

3,4

0

0

Черниговская

2,2

2,2

0

0

Ивано-Франковская

2,9

2,9

0,4

0

Ровенская

2,3

2,2

3,4

0,1

Львовская

2,5

2,4

3,4

0.1

Одесская

3,9

3,8

3,6

0,1

Хмельницкая

3,1

3,0

3,6

0,1

Тернопольская

3,3

3,2

3,6

0,1

Херсонская

2,6

2,3

11,4

0,4

Республика Крым

2,8

2,5

11,4

0,4

Винницкая

3,1

2,8

10,5

0,4

Черкасская

3,5

3,2

10,8

0.4

Кировоградская

4,8

4,4

14,4

0,5

Донецкая

4,6

4,2

14,4

0,5

Закарпатская

3,1

2,6

18,5

0,6

Киевская

3,3

2,8

17,0

0,6

Луганская

4,7

4,2

18,0

0,6

Харьковская

5,3

4,6

25,2

0,8

Житомирская

2,3

1,5

27,2

0,9

Николаевская

4,1

3,3

28,8

0,1

Анализ общего содержания гумуса в пахотных почвах Украины и интенсивности его среднегодовых потерь свидетельствует, шо в отдельных регионах Украины опасность минерализации гумуса достигает значительных размеров. Это означает, что высокая интенсивность потерь сочетается здесь с относительно невысоким содержанием гумуса. Гумусовый состояние почв при этом требует особого внимания и более тщательных наблюдений. Такими регионами являются Закарпатья, центральное Полесья, полесские районы Сумской области, массивы оподзоленных почв Полтавской и Сумской областей, Мелитопольский массив почв легкого гранулометрического состава Запорожской области и массив коричневых почв на юге Республики Крым.

Для преодоления кризисных явлений и получения определенных перспектив в улучшении гумусового состояния пахотных почв Украины крайне необходимы интенсивные (коренные) меры. За последние годы ежегодные потери гумуса выросли и составляют:

- В Полесье -0,7-0,8 т / га;

- В Лесостепи - 0,6-0,7 т / га;

- В Степи - 0,5-0,6 т / га;

- В целом по Украине - 0,6-0,7 т / га.

Это объясняется прежде всего уменьшением доз внесения органических удобрений. За последние два десятилетия объемы применения органических удобрений уменьшились с 8,6 т / га в 1990г. До 0,5 т / га в 2011 Анализ гумусного состояния за период с 1961 по 2011 свидетельствует о закономерное уменьшение потерь гумуса по мере увеличения объемов применения органических удобрений ( табл. 2.10. ). в начале 80-х годов XX века за счет внесения органических удобрений компенсировались потери гумуса около 60 процентов, а в начале 90-X лет - 90 процентов. В 1991-1995 pp. дефицит баланса гумуса увеличился в 2,5 раза по сравнению с предыдущим периодом, а по состоянию на 2011г. - почти в 8 раз.

Таблица 2.10

Динамика баланса гумуса

года

Внесение органических удобрений (среднее за год), т / га

Дефицит гумусового баланса, т / га

1961-1980

5,1

-0,24

1981-1990

8,6

-0,10

1991-1995

5,7

0,25

2011

0,5

-0,79

По данным Института агроэкологии и природопользования НААН Украины, среди всех источников загрязнения окружающей среды доля сельскохозяйственного производства составляет 20%. Это свидетельствует о том, что не только энергетическая, металлургическая, химическая и горнодобывающая промышленности, автомобильном транспорте и коммунальные хозяйства загрязняют природные объекты, но и слишком индустриализованного сельское хозяйство, прежде всего, интенсивный обработка почвы, нерациональное применение пестицидов, минеральных удобрений, орошения, осушения земель и т.п. достаточно сильным екологоутворюючим фактором на всей территории Украины. В связи с этим возникает неотложный вопрос, каким образом можно оценить систему земледелия по ее экологическими последствиями, к которым она приводит в результате систематического и длительного применения. Отвечает на этот вопрос агрохимия, основатель которой, акад. Д.М. Прянишников, считал, что основной задачей и предметом этой отрасли науки является исследование круговорота веществ в системе "почва-растение" на сельскохозяйственных угодьях. По современным представлениям "круговорот" следует понимать так, что каждый атом элемента вращается в системе «грунт-растение" несколько раз в течение вегетационного периода, и игнорирование этого факта приводит к завышению доз минеральных удобрений и нарушения экологического равновесия в системе (Тарарико Ю.А. ., Палала Н.В., 2002).

Большой вред сельхозугодиям и среде наносит нарушения круговорота азота. В частности, избыточное накопление нитратов сельскохозяйственными растениями делает их токсичными для человека и животных. Всемирная организация здравоохранения установила суточную норму потребления нитратов человеком. Она составляет 500 мг. Исходя из рациона питания населения различных стран мира, отдельных регионов нашей страны рассчитываются предельно допустимые концентрации нитратов в основных овощных культурах и воде.

Поэтому использовать азот для удобрения растений следует очень осторожно, соблюдая общепризнанного правила - удобрять надо не почву, а растение, предпочитая биологическом азота. "Накачка" растений промышленным азотом приводит к накоплению в растительной продукции нитратов. Поэтому, применение промышленных азотных удобрений приобретает признаки большой биосферного проблемы, решение которой возможно путем строгого контроля за использованием удобрений на научной основе.

Рассматривая процесс сельскохозяйственного производства, а именно его ведущую отрасль - земледелие, как определяющий фактор, что в течение длительного времени формирует определенную экологическую ситуацию в агроландшафтах, необходимо исходить из того, что агроэкологический мониторинг следует начинать с определения фактического состояния биодинамической равновесия агроландшафтних систем. Определяется он классическим методом исследования биологического круговорота веществ, а степень нарушения равновесия оценивается по отклонению фактических показателей баланса от нормативно-оптимальных значений. Круговорот веществ в агроэкосистемах разного уровня имеет определенную направленность, динамизм или, наоборот, стабильность и присущий ему конкретное состояние.

Как отмечалось выше, последний может быть оценен не только качественно, но и количественно с помощью показателей баланса - своеобразной системы сигнализации, указывает на имеющиеся в ней те или иные аномалии и какие меры необходимы для ее стабилизации и нормального функционирования. К приоритетным веществ, баланс которых необходимо определять практически во всех природно-климатических зонах Украины, принадлежат гумус, азот, фосфор, калий. Но в конкретных условиях ряд приоритетных веществ может меняться. Например, в зоне распространения легких по гранулометрическому составу дерново подзолистых почв с промывочным типом водного режима целесообразно также определять баланс кальция и магния. В то же время, в сухостепной зоне нельзя не учитывать баланс калия.

Еще в 50-х годах XX века акад. Д.М. Прянишников, определив главной задачей агрономической химии (исследование круговорота веществ в земледелии), по сути впервые установил экологические нормативы для основных элементов питания, соблюдение которых обеспечивает стабильное функционирование системы "почва-растение", получение 20-25 ц / га зерна и сохранения плодородия почвы . Он предполагал отрицательный баланс азота (минус 13-14 кг / га) и калия (минус 20-22 кг / га), но считал, что баланс фосфора должен быть бездефицитным, то есть коэффициент возмещения выноса питательных элементов урожаем сельскохозяйственных культур за счет внесения удобрений должен составлять 70-80% для азота и калия и 100-110% - для фосфора (Прянишников Д.Н., 1965).

Но под влиянием интенсификации сельскохозяйственного производства, роста урожайности сельскохозяйственных культур и усиления деградационных процессов агроландшафтких систем, в т.ч. и почвы, что произошло в 70-80-х годах прошлого века, сформировалась другая агроэкологическая обстановка, которая требует для своей оценки новых критериев и просмотра приведенных выше нормативов. В результате обобщения данных долговременных стационарных опытов с удобрениями, было доказано, что с целью выявления глубины нарушения балансовой равновесия как в отдельных севооборотах, так и на земельных территориях значительно большего масштаба, можно использовать показатели интенсивности баланса (ИБ) (Литвак Ш.И., 1990 ).

Интенсивность баланса вычисляется по формуле:

где:

ИБ - показатель интенсивности баланса вещества,%;

Н - поступление питательных веществ в почву, кг / га д.р .;

В - их потери, кг / га д.в.

Доказано, что экологически безопасная величина ИБ по отношению к азоту на дерново-подзолистых и серых лесных почвах составляет 105- 110%, на черноземах - 70-100%.

Таблица 2.11

Экологически безопасные нормативы интенсивности баланса фосфора и калия в зависимости от их содержания в почве

Уровень содержания питательных веществ в почве

Интенсивность баланса, %

фосфора (P2O5)

калия (К2O)

низкий

280

150

низкий

250

130

средний

200

110

повышенный

150

90

высокий

100

70

очень высокий

80

50

Ориентировочно оптимальные с экологической точки зрения показатели ИБ фосфора и калия, в зависимости от их содержания в этих почвах, приведены в таблице 2.11 .

Указанные нормативы обеспечивают высокую производительность земледелия, расширенное воспроизводство плодородия почв, экологическую чистоту агроценозов и сельскохозяйственной продукции.

Таблица 2.12

Средневзвешенные агрохимические показатели почв Украины [1]

область

показатель содержания

P2O5

K2O

мг /! 00 г

почвы

Волынская

11,5

9,5

6,2

Житомирская

11,7

9,4

5,9

Закарпатская

8,5

12,9

5,1

Ивано-Франковская

8,7

14,6

5,6

Львовская

10,4

12,2

5,6

Ровенская

14,5

10,3

5,9

Черниговская

12,7

9,7

5,8

по Полесью

11,8

10,3

5,8

Винницкая

9,2

11,1

5,8

Киевская

10,0

8,4

5,8

Полтавская

12,4

14,4

6,1

Сумская

10,8

8,1

5,9

Тернопольская

10,8

10,7

6,1

Харьковская

10,2

12,8

5,8

Хмельницкая

8,9

6,5

5,7

Черкасская

13,2

10,5

6,1

Черновицкая

7,1

15,2

5,9

по Лесостепи

10,6

10,6

5,9

Республика Крым

7.7

12,8

нейтральные

Днепропетровская

10,2

11,6

"

Донецкая

10,7

17,7

"

Запорожская

11,1

17,0

"

Кировоградская

9,1

14,1

"

Луганская

9,3

11,5

"

Николаевская

9,5

16,7

"

Одесская

9,5

13,5

"

Херсонская

11,3

9,0

"

по Степи

9,8

13,8

"

Питательный режим почв в значительной степени зависит от системы ведения земледелия и антропогенной нагрузки. В табл. 2.12 представлены средневзвешенные агрохимические показатели почв Украины по данным пятого тура обследований.

По содержанию подвижного фосфора uрунты Украины благодаря систематическому применению удобрений в течение 60-80 годов прошлого века сравнялись и даже в Полесье его содержание превышало содержание в почвах Степи и Лесостепи (соответственно 11,8; 9,8; 10,6 мг / 100 г почвы ). Однако надо подчеркнуть, что указанные величины характеризуются как средние и значительно отстают от оптимальных (15-18 мг / 100 г), а также тех, что достигнутые на окультуренных почвах (отдельные хозяйства Украины и почти сплошь в почвах Западной и Центральной Европы). Относительно подвижного калия дифференциация его содержимого с почвенно-климатическими зонами более заметна. Как и следовало ожидать, наиболее обеспеченные калием тяжелые по гранулометрическому составу почвы Степи, но опять же его содержание не достигает оптимальных величин (20-25 мг / 100 г uрунту).

Учитывая, что в последние годы минеральные удобрения оставались без внимания хозяйственников, значительно усилился дефицит баланса питательных веществ и приведенные данные не совсем объективно отражают реальное содержание питательных элементов в почве. То же следует отнести и к кислотности почв, параметры которой предположительно ухудшились, особенно в Полесье, что в целом требует, как минимум, восстановление достигнутых в 80-х годах XX века уровней применения удобрений и мелиорантов.

Несмотря на то, что почвенный покров Украины представлен на 67,7% черноземами, которые считаются достаточно плодородными от природы, в действительности они не обеспечивают высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Лимитирующим фактором остается низкая обеспеченность их подвижными питательными веществами. По данным сплошного агрохимического обследования земель сельскохозяйственного назначения почвы характеризуются средним содержанием подвижных форм азота. Для улучшения азотного режима почв нужно ежегодно вносить с удобрениями в среднем 70 кг азота на 1 га пахотной земли, обеспечит равнозначен круговорот азота в агроценозах. Азотные удобрения обеспечивают высокие приросты урожаев всех культур в различных почвенно-климатических зонах при условии достаточного увлажнения почвы. Фактически под урожай 2011 г.. Было внесено с минеральными удобрениями 25 кг / га азота. Обеспеченность почв фосфором значительно хуже, чем азотом. По данным агрохимической паспортизации полей площади пахотных земель с низким и средним содержанием подвижного фосфора составляют более 50%. Дефицит его в почве снижает продуктивность земледелия. Для улучшения фосфатного режима почв нужно вносить ежегодно с удобрениями 30 кг Р2О5 на 1 га пахотной земли, обеспечит равнозначен баланс его в агроценозах и ведения устойчивого и высокопродуктивного земледелия. Фактически под урожай 2011 г.. Внесено 14 кг / га Р2О5. Обеспеченность почв калием значительно лучше, чем азотом и фосфором. Площади пахотных земель с низким и средним содержанием обменного калия составляют 31%. Преимущественно почвы Полесья имеют низкую обеспеченность калием, особенно песчаных и супесчаных гранулометрического состава. Почвы Степи и южная часть Лесостепи характеризуются повышенным и высоким его содержанием. Для улучшения калийного режима оподзоленных и дерново подзолистых почв нужно применять калийные удобрения в среднем в дозе 45 кг К20 на 1 га пахотной земли.

Учитывая, что уровень применения минеральных удобрений на современном этапе очень низкий, а урожай формируется в основном за счет естественного плодородия почв, то происходят деградационные процессы - обеднение их на подвижные питательные вещества. Диагностические критерии степени агрохимической деградации почв приведены в таблице 2.13 .

Низкий уровень применения органических и минеральных удобрений обусловливает отрицательный баланс питательных веществ в земледелии. Если баланс питательных веществ за период 1986-1990 pp. был положительный

Таблица 2.13

Диагностические критерии истощения почв на элементы питания

Степень деградации почв, недобор урожая, %

показатели

слабый,

средний,

сильный,

полный,

до 10

10-50

50-90

90-100

Азот соединений, легко гидролизуются, (мг / кг) по:

Корнфилдом

150-100

100-50

50-25

<25

Подвижные фосфаты (мг / 100 г почвы) по:

Кирсановым

50-25

25-15

15-5

<5

Чирикова

50-20 и 20-10

10-5

<5

Обменный калий (мг / 100 г почвы) по:

Кирсановым

80-40

40-20

20-10

<10

Чирикова

40-20

20-10

10-5

<5

по фосфору (24,9 кг / га) и почти равновесное по азоту и калию, то в 1996-2000 pp. уже отрицательный по всем элементам питания (76,7 кг / га) ( табл. 2.14. ).

Таблица 2.14

Баланс питательных веществ в земледелии Украины

статьи баланса

азот

фосфор

2О5)

калий

2O)

вместе

1986-1990 pp.

Поступления, кг / га

89,5

56,1

102,7

248,3

Вынос, кг / га

92,6

31,2

103,2

227,0

Баланс, кг / га

3,1

24,9

0,5

21,3

1996-2000 pp.

Поступления, кг / га

26

10,4

15,3

51,7

Вынос, кг / га

56,5

18,2

53,7

128,4

Баланс, кг / га

30,5

-7,8

-38,4

-76,7

2011

Поступления, кг / га

31,0

6,0

10,6

47,6

Вынос, кг / га

63,0

22,0

65,6

150,6

Баланс, кг / га

-32,0

-16,0

-55,0

-103,0

При высокой урожайности отрицательный баланс будет расти. Так в 2011 г.. Он составил - 114 кг / га NPK. Для сохранения плодородия почв нужно ежегодно вносить с органическими и минеральными удобрениями 4 млн. Т питательных веществ.

Почвы Украины значительно дифференцируются по содержанию микроэлементов. Черноземы недостаточно содержат подвижного цинка (0,2 мг / кг почвы), что снижает урожайность и качество кукурузы, сахарной и кормовой свеклы. Мало обеспечены медью торфо-болотные, дерново подзолистые и дерново-карбонатные почвы. Почти 8200000. Га пахотных земель имеют низкое содержание подвижного кобальта. Прежде всего, это кислые почвы Полесья, оподзоленные почвы Лесостепи, а также буроземно- подзолистые и горно-луговые почвы Карпат. Дефицит молибдена наблюдается в черноземах, дерновых, дерново-подзолистых и серых лесных почвах. В сумме они составляют почти 15 млн. Га. Слабо обеспечены подвижными формами бора дерново-подзолистые и светло-серые и серые лесные почвы Полесья и Лесостепи. Для повышения содержания в почвах микроэлементов нужно наладить производство микроудобрений и возобновить производство сложных удобрений с добавками микроэлементов.

Одним из важнейших направлений улучшения питательного режима почв является широкое применение местных минеральных удобрений, особенно фосфоритов. На кислых почвах фосфоритная мука не уступает суперфосфата.

  • [1] По данным Медведева В.В., Лесного М.В., 2011
 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее