Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ВОЛГО-ВЯТСКОГО РЕГИОНА ПРИ ИХ ДЛИТЕЛЬНОМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ВОЛГО-ВЯТСКОГО РЕГИОНА ПРИ ИХ ДЛИТЕЛЬНОМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ"

3€084

На правах рукописи ШЛФРОНОВ ОЛЕГ ДМИТРИЕВИЧ

ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ почв ВОЛГО-ВЯТСКОГО РЕГИОНА ПРИ ИХ ДЛИТЕЛЬНОМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

06.01.04 - агрохимия 03.00.16 - экология

Автореферат диссертации и а соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Iд I г§н

Казань - 2005

Работа выполнена на кафедре агрохимии и агроэкологии ФГОУ ВПО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия»

Научные консультанты: доктор с.-х. наук, член-корреспондент РАСХН, профессор Сычев В.Г.

доктор с.-х. наук, профессор Титова В.И.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Давлятшин ИЛ доктор с.-х. наук, профессор Алиев Ш.А.

доктор биологических наук, профессор Надежкина Е.В.

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Вятская государственная сельскохозяйственная академия»

Зашита состоится « » 2005 г. в & ^ час.

на заседании диссертационно горсовета Д.220.035.01 при ФГОУ ВПО «Казанская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 4200 И, г. Казань, Ферма-2, Учебный городок Казанской ГСХА, здание ФМСХ, зал заседаний; тел/факс: 843-2-36-66-51.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанской ГСХА, Автореферат разослан « ¿5 » 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, ,__/'

доктор биологических наук, профессор Ог£ В.М. ГГахомова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований

Продовольственная безопасность РФ в значительной степени определяется качественным состоянием сельскохозяйственных угодий, которое, в свою очередь, зависит от антропогенной нагрузки. Как избыточное, так и недостаточное вложение энергетических субсидий в агроэкосистему может привести к возникновению негативных последствий агрономического и экологического плана. В последние годы речь идет, в основном, о резком падении капиталовложений в аграрное производство, в том числе о значительном уменьшении применения минеральных и органических удобрений, средств химической мелиорации и т.д. В таких условиях следует ожидать ухудшения качественного состояния почв: снижения содержания подвижных соединений всех питательных элементов, сокращения запасов гумуса, увеличения степени кислотности почв (Сычев ВХ., 200). В свою очередь, отмеченные изменения в агрохимических свойствах не могут не отразиться на экологическом состоянии почв, в частости, на поведении поллютантов. Все это рано или поздно приведет к снижению продуктивности пашни, ухудшению качества получаемой растениеводческой продукции.

В силу генетических особенностей дерново-подзолистые почвы, характеризующиеся низким природным содержанием гумуса и высокой кислотностью, наиболее подвержены влиянию внешних факторов: при окультуривании они приобретают благоприятные режимы и свойства, но быстро утрачивают их при недостаточных дотациях в сельское хозяйство (Никитин БЛ, 1986). Между тем, доля таких почв в Волго-Вятском регионе РФ существенна, так в Нижегородской области такие почвы занимают более 30% площади пахотных земель. В связи с этим повышается роль экспериментальных и мониторинговых исследований, которые позволяют своевременно выявить изменения уровня плодородия и безопасности почв, при необходимости разработать соответствующие корректирующие мероприятия, а также спрогнозировать состояние системы в перспективе,

Цепь и задачи исследования

Оценить'динамику качественного состояния дерново-подзолистых почв и степень безопасности их для производства растениеводческой продукции, определить степень влияния антропогенной деятельности на свойства почвы и продуктивность культур, выявить тенденции изменения характеристик почвы в перспективе.

В задачи исследований входило:

• оценить агроэкологическое состояние дерново-подзолистых почв по данным агрохимического (сплошного) и агроэколошческого (выборочного) мониторинга;

• оценить кислотные свойства и питательный режим дерново-подзолистых почв, а также проанализировать их динамику в период с 1966 по 2004 гг.;

• выявить влияние различных агрохиш1ческрГТтрнШ6в_(фЬсф<5рйТоЕание, I свойства почвы: ЦНБ МСЯА

известкование) на свойства почвы;

фонд научной литературы

• изучить распределение элементов питания и тяжелых металлов по почвенному профилю до глубины 1 м;

• изучить транслокацию тяжелых металлов кз почвы в растения и эффективность мероприятий по детоксикации загрязненных почв;

• оценить атмосферные осадки (дождь, снег) как источник загрязнения почэ тяжелыми металлами;

• определить влияние почвы на формирование химического состава грунтовых вод;

• изучить влияние минеральных удобрений на урожайность и качество основных сельскохозяйственных культур;

• установить степень тесноты связи между свойствами почвы, количеством вносимых удобрений и урожайностью сельскохозяйственных культур.

Научная новизна

В работе обобщены и проанализированы многолетние данные сплошного (1966-2004 гг.) и локального (1995-2003 гг.) мониторинга пахотных дерново-подзолистых почв (на примере Нижегородской области). Выявлены основные тенденции изменения агрохимических показателей в зависимости от интенсивности антропогенной нагрузки и гранулометрического состава почв. Установлено, что, несмотря на низкие объемы применения средств химизации в последнее десятилетие, резкого ухудшения агрохимических свойств почвы не наблюдается. Оценка длительности действия химических мелиораций во времени показала, что эффект от фосфоритования и известкования на дерново-подзолистых почвах сохраняется в течение 10-15 лет.

Атмосферные осадки, выпадающие в изучаемой зоне, не являются значимым источником поступления тяжелых металлов в агроэкосистему, а их нейтральная реакция является фактором, сдерживающим подкислен ие почв.

Произведена оценка экологической безопасности почв по содержанию в них тяжелых металлов. Выявлено, что 2482 га дерново-подзолистых почв Нижегородской области (0,5 % от общей площади пашни) загрязнено тяжелыми металлами. Приоритетным загрязнителем является кадмий. В рамках проведенных исследований установлено, что транслокация тяжелых металлов из почвы в зерновые культуры увеличивается в ряду «медь - цинк - кадмий», а наиболее эффективным мероприятием по детоксикации загрязнений почв подзолистого ряда является совместное внесение извести и торфа.

Установлено, что продуктивность основных культур, выращиваемых на дерново-подзолистых почвах, значительно варьировала в пространстве и во времени с общей тенденцией к снижению в последние 10 лет. В настоящее время средняя урожайность зерновых культур составляет 10,5 и/га, картофеля - 54 и/га, льно-волокна — 2,5 ц/га.

Прогноз изменения содержания подвижных соединений фосфора и калия в дерново-подзолистых почвах региона при сохранении фактических вложений в сельскохозяйственное производство и достигнутого уровня урожайности показал, что ежегодное снижение содержания фосфора составит 2, а калия — 4 мг/кг.

Практическая значимость

Полученная информационная база по продуктивности пашни, состоянию почвенного покрова и экологическим параметрам агроэкосистемы — одно из основополагающих звеньев управления для органов государственной власти и бизнеса при решении вопросов экономической полигики в области сельского хозяйства.

Рекомендации по оптимизации качественного состояния дерново-подзолистых почв Нижегородской области, разработанные на основе анализа мониторинговой информации, востребованы при планировании развития отрасли растениеводства в современных производственных условиях села.

Предложены мероприятия по снижению степени подвижности тяжелых металлов в почвах с повышенным их содержанием и выявлены зерновые культуры, обладающие наибольшей устойчивость к воздействию токсикантов. Полученные результаты рекомендуются к применению при ведении сельскохозяйственного производства в экологически проблемных зонах.

Основные положения работы используются в учебных курсах Нижегородской ГСХА в процессе преподавания дисциплин: агрохимия, система применения удобрений, методы агрохимических и экологических исследований, охрана окружающей среды и рациональное природопользование, экологическая экспертиза, экономика природопользования.

Защищаемые положения

• длительное окультуривание дерново-подзолистых почв позволило изменить содержание подвижных соединений фосфора от низкого до повышенного, а обменную кислотность — от средней до слабой. Указанные характеристики остаются стабильными в течение последних 3" циклов а1-рохимического обследования. Содержание обменного калия в этот же период времени постепенно снижается;

• наиболее значимые изменения почвенных свойств, обусловленные антропогенной деятельностью, связанной с выращиванием растениеводческой продукции, затрагивают слой 0-40 см (пахотный и непосредственно прилегающий к нему подпахотный слои почвы);

• состояние региональной агроэкосистем ы, согласно данным локального аг-роэкологического мониторинга, является удовлетворительным: содержание загрязнителей в почве, атмосферных осадках и грунтовых водах находится в пределах ПДК;

• использование агрохимических приемов (известкование, внесение повышенных доз минеральных удобрений и торфа) на почвах подзолистого ряда способствует снижению подвижности тяжелых металлов в почве, уменьшая их фнтотокснчность и биоаккумуляцию. Наиболее эффективным является совместное внесение торфа и извести;

• урожайность зерновых культур в целом изменяется в соответствии с динамикой почвенных свойств и объемами применения средств химизации. Степень связи между урожайностью картофеля и льна с указанными пара-

метрами значительно меньшая. Наиболее эффективными дозами минеральных удобрений на изученных почвах являются: для озимых зерновых N|3oP9ok<)o> под яровые зерновые - NeoPjoKw* под картофель - КдаРадКга» под леи - NwiPiaoKw

Апробация работы

Результаты исследований докладывались на международных съездах и конференциях (Санкт-Петербург, 1996; Ставрополь, 2001), всероссийских (всесоюзных) научно-практических конференциях в высших учебных и научно-исследовательских заведениях ряда городов: Горький (1966), Нижний Новгород (1998-2002), Москва (1975, 1977, 1983) и др., а также на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Нижегородской ГСХА (1989-2004).

Общее количество опубликованных работ представлено 97 наименованиями (личное участие обозначено в 38,86 усл. печ. листа). Большая часть результатов исследований изложена в 3 монографиях (в соавторстве) и 4 рекомендациях справочного и научно-практического характера.

Структура н объем диссертации

Диссертационная работа содержит введение, 9 глав содержательно ft части, выводы и рекомендации производству. Она изложена на 346 страницах, содержит 106 таблиц, 28 рисунков и 9 приложений. Список литературы включает 325 наименований, в т.ч. 48 публикаций иностранных авторов.

Выражаю искреннюю благодарность всему коллективу Центра агрохимической службы «Нижегородский» и коллективу кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА за многоплановую техническую, консультационную и моральную поддержку при проведении исследований и написании диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Обзор литературы

На основании публикаций российских и зарубежных авторов (Куляковская Т.Н., 1990; Чумаченко И.Н. и др., 2000; Шавфтран СЛ., 2004; Smith P.F., 1982 и др.) рассмотрены значение агрохимических показателей в обеспечении плодородия почвы и влияние агротехногенных факторов развития сельского хозяйства на экологическое состояние почв. Особое внимание уделяется значению удобрений в производстве растениеводческой продукции. Обзор литературы позволил констатировать, что публикаций по результатам краткосрочных опытов, проведенных в контролируемых условиях, достаточно много, однако ощущается явный недостаток данных, статистически доказательных и подтверждаемых длительными исследованиями. В этой связи особую ценность представляют многолетние наблюдения за состоянием почв, агрофнтоценоза и сопредельных сред агроэко-системы (прежде всего, гидрологической составляющей), проводимые в системе государственного агрохимического и агроэкологического мониторинга.

Глава 2. Объекты, условия и методы проведения исследований Дня изучения в данной работе взяты дерново-подзолистые почвы Волго-Вятского региона, расположенные на северо-востоке Европейской части России и включающие значительную часть территории Нижегородской и Кировской областей РФ, Удмуртской республики и Республики Марий-Эл. По характеру землепользования, уровню интенсификации земледелия и природно-климатическим условиям все эти территории достаточно однородны, в связи с чем в качестве конкретного объекта исследований взята зона дерново-подзолистых почв Нижегородской области. Кроме того, для установления количественных зависимостей влияния отдельных агрохимических мероприятий на качественное состояние почвы и продуктивность земледелия, в большинстве анализируемых случаев использована детализация снятия результатов в разрезе еще более мелких территориальных единиц - административных районов н отдельных хозяйств области.

Нижегородская область занимает площадь, равную 76,7 тыс. км2, и расположена в восточной половине средней полосы европейской части России в двух природных зонах умеренного географического пояса: тайге и лесостепи. Климат на территории области умеренно-континентальный. Среднегодовые температуры изменяются от 2,3® до 3,8°, среднегодовое количество осадков колеблется в пределах 566-467 мм, гндротермический коэффициент - 1,1-1,4; Испаряемость на большей части территории меньше количества выпадающих осадков.

Основной метод, используемый для получения информации и ее анализа — мониторинговые наблюдения за состоянием сельскохозяйственных земель, расположенных в обследуемой зоне. Заключение о характеристике почв и динамике их показателей во времени делали на основе данных агрохимического обследования, для чего использовали первичные материалы результатов агрохимических и агроэкологнческих обследований, проводимых ФГУ «Центр агрохимической службы «Нижегородский» в соответствии с действующими на момент обследования нормативными материалами. Перечень реперных участков, использованных для обобщения, приведен в таблице 1.

Таблица I

_Краткие сведения по реперным участкам

№ Район

уч-ка

1 Семеновский

2 Чкаловский

3 Кр. Ваковский

4 Сокольский

5 Борский

6 Городецкий

7 Тонкинский

8 Воскресенский

9 Тошпаевский

10 ШахунскиЙ

11 Ветлужский

Географические координаты

рота

долгота

44в30' 43°Ю 45°05' 43° 15' 44°20* 43°30* 4б°20' 45°03' 46°5<У 4б°30' 45о40"

8 участка, га

56 50* бб^О1 ЗТ^ЮС 5б°50' 56°30' 56°4(У 57°28' 56°50' 57*50' 57°40' 57°55'

30 45 36 20 52 36 40 50 12 30 20

Кроме того, дня решения отдельных задач, уточнения и детализации выводов, сделанных по результатам обработки мониторинговых данных, использованы экспериментальные данные полевых опытов, выполненных в системе Нижегородской агрохимслужбы под непосредственным руководством автора работы (табл. 2).

Таблица 2

Краткая характеристика опытных участках

№ Год закладки Культура рНка . РгО, 1 к,о

опыта мг/мг

1 1982 Оз. пшеница 4,0 64 138

2 1983 5,0 146 291

3 1981 4,7 250 152

4 1982 Ячмень 6.3 626 277

5 1983 4,2 162 236

6 1977 5,1 38 114

7 1978 Оз. рожь 5,1 38 114

8 1979 5,1 38 114

9 1976 5,0 74 109

10 1977 Картофель 6,2 184 161

11 1978 5,7 130 168

12 1977 5,7 238 208

13 1978 Картофель, 5,6 98 78

14 1979 5,9 57 50

15 1980 4,9 564 303

16 1981 Картофель 5,6 235 160

17 1982 6,5 285 188

18 1983 4,2 218 214

19 1980 5,5 187 309

20 1981 Леи 4,2 77 91

21 1982 4,5 89 ПО

22 1980 Лен 5,3 117 257

23 1981 4,1 300 209

24 1995 Пшеница, ячмень, овес 6,6 210 99

Анализы почв, растений, удобрений и воды выполнены в соответствии с общепринятыми методиками (Методические указания..ВНИИА, 2003).

Математическая обработка результатов проведена с использованием дисперсионного анализа по Доспехову, а также методов вариационной статистики и корреляции (Дмитриев Е.А., 1972).

Для оценки эффективности применения удобрений использовали расчет окупаемости удобрений прибавкой урожая культур,

Глава 3. Оценка качества и безопасности паче

по результатам мониторинга нареперныхучастках

3.?. Агрохимическая характеристика почв

При планировании стратегических направлений повышения плодородия почв необходима обобщенная оценка их агрохимических свойств. Дня решения поставленной задачи использовали базу данных агроэкологического мониторинга, осуществляемого на реперных участках. В таблице 3 представлены усредненные за все время наблюдений (8 лет) данные.

Таблица 3

Обобщенная агрохимическая характеристика дерново-подзолистых почв Нижегородской области по данным реперных участков

Гумус, Подвижные формы, Нг Сумма Степень насы-

Кг % мг/кг рНкс> оснований щенности осно-

РзО, | К20 мгэкв7100 г почвы ваниями, %

Дерново-подзолистые супесчаные

1 1,9 280 83 5,8 1^6 7.7 81

2 2Д 171 107 5.5 1.50 9,0 86

3 2,0 183 156 5,6 1,69 7,2 81

4 1.1 133 52 5.6 1,<* <¡.9 81

5 1,9 400 137 5.4 2.51 10,8 81

1)1п М -2.2 133-400 52- 156 5.5 -5,8 1,50-2,51 6,9-10,8 81-86

М±ш 1,8*0,2 233 ±49 107 ±19 5,6 ± 0,1 1,78 ±0,3 8 83 ±0,7 82*1

V,« 23 46 39 3 47 19 3

Дерново-подзолистые суглинистые

6 1,7 265 179 5,6 2,24 10,3 82

7 1.9 235 117 5,8 1,56 18,0 92

8 1,5 173 69 5,9 1,52 11,5 88

9 2,3 254 205 5Д 2,73 12,1 82

10 1,6 254 173 5,9 1,58 15,7 91

И 1.7 54 85 5,3 1,67 83 83

1|щ О-2,3 54 - 265 69 -205 5,2-5,9 1,52-2,24 8,2 • 18,0 82-92

1,8 ±0,2 266*34 138 ±25 5,6 ±0,1 1,88 ±0,37 12,7 ± 86 ±2

23 40 40 6 48 28 5

Здесь и далее; 14т - интервал между минимальным и максимальный значением показателя;

М- среднее значение показателя; т - ошибка среднего; V- коэффициент вариации.

Они свидетельствуют, что дерново-подзолистые супесчаные почвы в целом характеризуются средней степенью гумусированности, суглинистые почвы относятся к слабогумусироваиным. При этом наблюдаемое содержание гумуса в супесчаных разновидностях находится на уровне целинных дерново-подзолистых почв, а в суглинистых — несколько ниже. Средний уровень содержания подвижного фосфора в дерново-подзолистых супесчаных почвах является высоким, характеризуясь при этом значительной вариабельностью. Обеспеченность растений обменным калием ниже, чем фосфором. Содержание данного элемента в дерново-подзолистых супесчаных почвах в целом характеризуется

как среднее, а в отдельных случаях - как низкое. В суглинистых разновидностях содержание калия несколько выше.

Для более детальной характеристики питательного режима почвы рассмотрим степень подвижности фосфора и калия (по Скофилду), а также содержание в ней минеральных форм азота (табл. 4).

Степень подвижности фосфора в группе супесчаных почв варьирует в широких пределах и в большинстве случае» напрямую коррелирует с содержанием подвижных фосфатов, определяемых в 0,2н солянокислой вытяжке. В группе суглинистых почв, обладающих большей поглотительной способностью, степень подвижности рассматриваемого элемента питания в целом меньше, чем в группе супесчаных почв. Кроме этого, степень подвижности не всегда прямо зависит от уровня содержания в ней подвижных (по Кирсанову) фосфатов. В отношении калия ситуация складывается иным образом. Во всех случаях степень его подвижности коррелирует с содержанием обменного калия в почве (коэффициент корреляции 0,91), а поскольку содержание калия на суглинистых почвах несколько выше, чем на супесчаных, то и степень подвижности элемента в почвах более тяжелого гранулометрического состава является более высокой. В целом следует отметить, что степень подвижности элементов питания позволяет обеспечить удовлетворительные условия произрастания сельскохозяйственных культур.

Таблица 4

Питательные свойства дерново-подзолистых почв

№ Степень подвижности, мг/л . Содержание минерального азота, мг/кг

Р*О5 к,о N-N03 Ы-ЫН! сумма

Дерново-подзолистые супесчаные

1 0,31 10,8 4,3 6,4 10,7

2 . 0,22 13,3 4,5 13,0 17,5

3 0,08 20,1 3,5 16,2 19,7

4 0,15 10,4 8,4 6,4 14,8

5 0,51 18,2 5,4 38,8 44,2

1ип 0,08-0,51 10,4-20,1 3,5 - 8,4 6,4 - 38,8 10,7-44,2

№ш 0Д5 ± 0,07 14,5 ± 2,0 5,2 ± 0,9 16,2 ± 6,0 21,4 ±5,9

У.% 66 30 36 83 62

Дерново'подзолистые суглинистые

6 0,33 22,5 3,2 16,4 19,6

7 0,11 И,4 5,4 8,2 13,6

8 0,13 8,5 6,9 12,2 19,1

9 0,11 20,9 3,5 17,4 20,9

10 0,09 25,6 3,2 11,2 14,4

И 0,12 11,4 4,4 25,6 30,0

1ш1 0,09 - 033 8,5 - 25,6 3,2 - 6,9 8,2-25,6 13,1-30,0

М±т 0,15 & 0,04 16,7 ±2,9 4,4 ± 0,6 15,2 ±2,5 19,6 ±2,4

61 43 33 40 30

Содержание нитратного азота в почвах характеризуется как очень низкое. Концентрация аммонийного азота, как и ее вариабельность, в большинстве слу-

чаев существенно выше, чем нитратного. Суммарное количество аммиачного и нитратного азота позволяет в среднем отнести группу супесчаных почв к среднеобеспеченным, а суглинистых - к низкообеспеченным минеральными формами азота почвам. Для целинных дерново-подзолистых почв характерен высокий уровень кислотности, что является одним из важнейших факторов, ограничивающих их продуктивность. Пахотные же почвы относятся к слабокислым, а чаще—к близким к нейтральным. Следует отметить, что в последнее десятилетие известь на обследуемой территории применялась в крайне незначительных количествах. Соответственно, наблюдаемая реакция среды, очевидно, является следствием действия ранее внесенных известковых материалов.

Содержание микроэлементов (табл. 5) в большинстве случаев находится на среднем уровне. Исключение составляет кобальт, концентрация подвижных форм которого находится на низком уровне.

Таблица 5

Содержание микроэлементов в почвах реперных участков, мг/кг

№ 1 Бор 1 Медь Цинк | Марганец | Кобальт

Дерново-подзолистые супесчаные

1 0,41 1,13 0,94 52,8 0,99

2 0,41 1,02 1,15 55,0 0,80

3 0,44 1,13 0,87 42,8 0,98

4 0,33 1,15 0,88 41,5 0,78

5 0,59 1,84 1,08 65,1 1,06

1Ш1 0,33 - 0,59 1,02-1,84 0,94 - 1,15 41,5-65,1 0,80- 1,06

М±ш 0,44 ± 0,04 1,25 ±0,15 0,98 ±0,06 51,4 ±4.4 0,92 ± 0,06

22 26 13 19 14

Дерново-подзолистые суглинистые

6 0,63 2,07 0,83 57,4 0,88

7 0,52 2,10 1,02 50,4 1,08

8 0,41 1,63 М5 55,3 1,04

9 0,44 1,96 0,95 52,4 0,71

10 0,50 1,85 1,06 54,8 0,97

И 0,49 1,63 1,13 45,8 0,76

Иш 0,41-0,63 1,63-2,10 0,83 -1,13 45,8 - 57,4 0,71 -1,08

М±ш 0,50 ±0,03 1,86 ± 0,09 1,02 ± 0,05 52,7 ±1,8 0,91 ± 0,06

15 11 12 8 16

Таким образом, имея невысокое природное качество, дерново-подзолистые пахотные почвы характеризуются в целом относительно благоприятным питательным режимом и физико-химическими свойствами, что является следствием их длительного окультуривания.

Анализ распределения запасов питательных веществ в метровом слое почвы показал, что наиболее значимые изменения, обусловленные антропогенной деятельностью, связанной с выращиванием растениеводческой продукции, затрагивают слой 0-40 см (пахотный н непосредственно прилегающий к нему подпахотный горизонты), хотя в ряде случаев они проявляются до глубины 1 м.

Кроме усредненной во времени характеристики агрохимических показателей, важное значение имеет их динамика (рис. 1). Выявлено, что, несмотря на малое вложение энергии в сельскохозяйственное производство (низкую насыщенность удобрениями и химическими мелиорантами), деградационные процессы развиваются достаточно медленно. Причем, в отношении практически всех рассматриваемых показателей в последние годы (2000-2003 гг.) наблюдалась стабилизация их значений.

3.2. Оиенна продукт йен ост и депново-подзол и^тых почз При оценке почв важнейшим показателем качества является их способность производить биомассу (табл. б).

Таблицаб

Средняя урожайность культур на реперных участках, ц. зерн.едУга ) 1996 1 1997 I 1998 I 1999 I 2000 I 2001 } 2002 | 2003 | средняя

Дерново-подзолистые супесчаные

1 17,3* 12,7 - 19,2* 13,1* 17,7 16,0

2 - 13,6 16,6* ■ . 5.5 - 6.7 11,5 10,8

3 21,9* - 10,2* 27,6 12,5 20,0 - 18,5

4 18,5* 11,6 10,8 25,2* 28,4» 13,9* 7,1* 16,5

5 14,4 10,0 20,6* 25¡6 1 15,8* 19,1 27,5 52,3 23.2

Дерново-подзолистые суглинистые

6 24,7* 25,3* 22,0* - 14,9* 14,1 14,8 19,3

7 18,2* 22,4* 18,3* 11,4* - 5,0* 8,4* - 14,0

8 7,2 10,9 9,8 7,8* 8,6* 7,2* 10,3 16,3 8,7

9 15,4* 20,5* 133* 14,4 4,8 11,0 9,3* 5,0* 11,7

10. 12,4* 18,4* 163* 15,4* 8,0* 173* 20,6* 15,5

11 9.6 9,2 9,0 9,2 10,6* 10,6* - - 9,7

* — зерновые культуры; — чистый пар.

Средняя продуктивность культур на дерново-подзолистых супесчаных почвах составила 17, на суглинистых — 13 ц з. ед. с 1 га. Анализ урожайности во времени в ряде случаев выявил тенденцию ее однонаправленного снижения. Тем не менее, учитывая небольшое количество применяемых удобрений (а иногда и полное их отсутствие) можно констатировать, что урожайность культур на реперных участках является относительно высокой, что обусловлено, очевидно, ранее созданным уровнем плодородия изучаемых почв. Однако при существующем способе ведения сельскохозяйственного производства в ближайшее время следует ожидать значительного снижения продуктивности пашни, что уже наблюдается на некоторых реперных участках (например, участки № 6,9).

3.3. Содержание тяжелых металла« в почвенном профиле Валовое содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах обследованных реперных участков представлено в таблице 7 (усредненные за 8ми летний период наблюдений данные).

супесчаная суглинистая супесчаная суглинистая

супесчаная суглинистая

И1996 К1997 01998 (21999 В 2000 02001 II2002 01003 Рис.1. Динамика агрохимических показателей дерново-подзолистых почв реперных участков

Содержание меди и цинка находится на низком уровне и их скорее можно отнести к потенциально дефицитным микроэлементам, чем к тяжелым металлам, вызывающим экологическую напряженность в агроэкосистеме. Иная ситуация наблюдается в отношении кадмия. Его содержание в почвах Нижегородской области высокое и даже фоновая концентрация несколько превышает ПДК, что, очевидно, обусловлено геохимическими особенностями территории. Учитывая высокую мобильность кадмия и способность его поступать в растения, следует констатировать наличие потенциальной опасности, связанной с повышенным содержанием данного элемента в почве. Содержание свинца, хрома и никеля в дерново-подзолистых почвах всех участков заметно ниже допустимых нормативов.

Обращают на себя внимание относительно низкие значения коэффициентов вариации (6-32 %), что свидетельствует о невысокой пространственной изменчивости содержания изучаемых металлов в почве. Данный факт свидетельствует об отсутствии ярко выраженных техногенных источников загрязнения на обследуемой территории. В целом вариабильность по большинству элементов увеличивается по мере утяжеления гранулометрического состава.

Таблица 7

Валовое содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах, мг/кг

№ Медь Цинк Кадмий Свинец Никель Хром

Дерново-подзолистые супесчаные

1 226 14,29 0,44 5,46 5,30 4,45

2 2,23 15,43 0,37 5,48 5,20 4,50

3 3,88 15,54 0,42 5,05 7,60 7,60

4 2,90 17,60 0,37 6,03 10,63 6,07

5 3,38 20,05 0,43 5,81 7,60 6,43

Ит 2,23-3,88 14,29-20,05 0,37-0,44 5,05-6,03 5,20-10,63 4,45-7,60

М±т 2,93±0Д9 16£8±0,91 0,41*0,01 5,57*0,15 7,27*0,89 5,81*0,54

V,»/. 22 12 7 6 27 21

ПДК*. ОДК 33 55 0.5 32 20 90*

Дерново-подзолистые суглинистые

6 4,46 20,74 озо 6,87 10,53 7,38

7 7,09 29,33 0,58 6,38 20,25 (2,81

8 4,98 18,17 0,50 4,45 9,11 6,90

9 7,51 27,72 0,5? 7,45 20,62 13 ДО

10 7,53 25,85 0,54 6,25 22^5 13,84

11 4,89 24,25 0,47 5,03 14,21 8,2

Цт 4,46-7,53 18,17-2933 0,47-0,58 4,45-7,45 9,11-22,55 6,90-13,84

М±т 6,23±0,5Э 24,00*1,4« 0,52*0,02 5^0±0,47 16,62±2Д7 10,54*1,24

V,*/, 21 15 7 20 32 29

ПДК* ОДК 66 т 1.0 65 40 90*

Фон** ¿,9 23.5 0,55 7,6 16,6 т

* * • фокоьое содержание тяжелых металлов в почвах (по данным 28 репериых участков)

Содержание подвижных форм металлов представлено в таблице 8. Наблюдаемые концентрации элементов во всех случаях значительно ниже ПДК. Содержание подвижных форм меди в среднем больше, чем фоновое значение, что, очевидно, обусловлено относительно невысокой гумусированностью данного

типа почв. Аналогичная тенденция отмечается и для цинка. В остальных случаях содержание подвижных форм металлов приближается к фоновому значению. Концентрация подвижных соединений металлов в дерново-подзолистых суглинистых почвах в целом выше, чем в супесчаных, несмотря на более низкую поглотительную способность последних.

Таблица 8

Содержание подвнжпых форм ТМ в дерново-подзолистых почвах, мг/кг

№ Медь Цинк Кадмий Свинец ; Никель Хром

Дерново-подзолистые супесчаные

1 0,28 1,23 0,12 0,57 0,53 0,19

2 0,27 0,75 0.15 0,70 0,82 0,24

3 0,32 0,95 0,14 0.63 0,84 0,84

4 0,31 0,58 0,13 0,56 0,77 0,20

5 0,70 и» 0,15 0,97 1,06 0,37

Цт 0,27-0,70 0,58-1,38 0,12-0,15 0,57-0,97 0,53-1,06 0,19-0,84

М*т 0,38±0,08 0,98*0,15 0,14*0,01 0,69*0,08 0,80*0,08 0,37*0,12

У,% 48 34 9 25 24 74

Дерново-подзолистые суглинистые

6 0,55 0,95 0,16 1,27 0,89 0,38

7 0,55 1,60 0,15 0,95 1.91 0,36

8 0,58 1,20 0,15 0,96 0,93 0,46

9 0,48 2,18 0,17 0,76 1,71 0,35

10 0,56 1.72 0,15 0,89 1,35 0,56

11 0,70 2,12 0,15 1,06 1,55 0,48

Ит 0,48-0,70 1,20-2,18 0,15-0,17 0,76-1,27 0,89-1,71 0,35-0,56

М±т 0,57*0,03 1,63*0,02 0,16*0,01 0,98*0,07 139±0,17 0,43*0.03

13 30 5 18 30 19

ПДК 3,00 23,00 - 6,00 4.00 6,00

Фон* 0,30 0,80 0,16 0,70 1,20 0,43

* - фоновое содеронание тяжелых ыеталло» в почвах (по данным 28 реперных участил)

Таким образом, можно констатировать:

• валовое содержание и концентрация подвижных форм металлов (за исключением кадмия) в почвах реперных участков находится на низком уровне и в данном случае более вероятно возникновение проблем, связанных с недостатком физиологически важных микроэлементов, чем с их избытком;

• общая концентрация кадмия в дерново-подзолистых почвах приближается к величине ОДК (0,5 мг/кг), что свидетельствует о потенциальной экологической опасности загрязнения растениеводческой продукции в сопредельных с почвой сред этим металлом;

• повышенное содержание кадмия в почвах обусловлено геохимическими особенностями территории, о чем свидетельствует фоновое значение по данному элементу;

• содержание тяжелых металлов в обследованных почвах обусловлено, в основном, гранулометрическим и минералогическим составом, и, как следствие, в суглинистых почвах оно выше, чем в их супесчаных разновидностях.

Изучение распределения тяжелых металлов в метровом слое почвы показало, что традиционная система земледелия не приводит к значимому увеличению содержания металлов в дерново-подзолистой почве и резкой дифференциации почвенного профиля по данным показателям.

Анализ многолетней динамики содержания тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах позволил установить, что изучаемые почвы характеризуются низким содержанием металлов (за исключением кадмия), и оно практически не увеличивается во времени, что является свидетельством их экологической безопасности по данному критерию качества.

Для оценки санитарно-гигиенического и экологического состояния почв реперкых участков, кроме содержания тяжелых металлов, определяли концентрацию некоторых органических поллютантов; дихлордифенилтрихлорэтана (ДЦГ), полихлорированных бифенилов (ПХБ) и бенэ(а)пирена. Содержание ДЦТ в почвах чаще всего было ниже предела обнаружения, а максимальное количество его было отмечено в 1997 году (Чкаловекий район): оно составило 0,Ой мг/кг почвы, что, тем не мене«, существенно ниже ПДК (0,1 мг/кг). Полихлорирован-ные бифенилы в почвах реперных участков не обнаруживались в течение всего периода времени наблюдений. Уровень содержания бенз(а)пирена в почве на порядок и более ниже предельно допустимого.

В целом, содержание определяемых органических поллютантов характеризует почвы участков как безопасные с экотокснколошческой точки зрения.

Глаеа 4. Анализ гидрологической составляющей агроэкосистшы

4,1. Оиенка атмос&ернык осадков как источника

поступления токсикантов в почву

При прогнозировании уровня загрязнения почв и разработки системы мероприятий по предотвращению и ликвидации последствий загрязнения важным вопросом является идентификация источника поступления-токсикантов в агроэко-систему, при этом одним из возможных потенциальных источников являются атмосферные осадки.

Среднее значение рН изучаемых атмосферных осадков (табл. 9) во всех случаях существенно превышает величину, характерную для незагрязненных дождевых вод (5,6 ед. рН), и является близким к нейтральному. Опасность под-кисления почв при выпадении таких осадков практически отсутствует. Более того, подобная их реакция не исключает определенного нейтрализующего воздействия на кислые почвы. Именно этим процессом отчасти может быть обусловлена относительно стабильная слабокислая реакция изучаемых дерново-подзолистых почв (изначально кислых) на фоне отсутствия известкования в последние 10-15 лет.

Наряду с величиной рН, важнейшим экологическим показателем качества дождевых вод является содержание в них сульфатов и нитратов. Основным кислотным агентом в рассматриваемых осадках является оксид серы, поскольку концентрация данного элемента в дождевой воде в среднем в десятки раз пре-

вышает содержание азота. Такой состав обычно не характерен для атмосферных осадков: содержание серы практически всегда выше, чем содержание азсяа, однако не на порядок, а в 2-3 раза. Содержание нитратов в дождевой воде во всех случаях на один-два порядка ниже, чем предельно допустимая для природных и питьевых вод концентрация. Содержание сульфатов также не превышает санитарно-гигиенических норм.

Таблица 9

Оценка нагрузки кислотообразующих соединений атмосферных осадков

№ Характеристика дождевой воды Ежегодные выпадения

РН 80< __ N-N0, Сера Азот

мг/л кг/га

1 7,1 9,9 0,71 13,3 2,8

2 7,0 6,3 1,12 8,4 4,5

3 6,7 8,4 0,74 11.1 3,0

4 6,8 9,2 1,20 12,2 4,8

5 6,8 7,1 0,96 9,4 3,8

6 6,7 10,7 0,78 14,2 3,1

7 6,9 14,9 0,98 19,9 3,9

8 6,8 7,4 0,83 9,1 3,3

9 6,6 8,3 0,98 11,1 3,9

10 6,7 9,8 0,91 13,0 3,6

11 6,3 8,6 1,15 11,5 4,6

Содержание тяжелых металлов в дождевых и снеговых водах ниже предельно допустимых норм, установленных для природных вод. Для оценки воздействия ТМ на агроэкосистему произвели расчет их общего количества, ежегодно поступающего с атмосферными выпадениями на 1 га (табл. 10).

Таблица 10

Характеристика осадков как источников поступления ТМ в почву

Показатели гп N1 Си РЬ Сг С4

Количество металлов, ежегодно поступающих на 1 га. г 464 184 60 72 17 48

Количество металлов, ежегодно поступающих на 1 кг почвы, мг* 0,160 0,063 0,021 0,025 0,006 0,017

Количество лет, необходимое для увеличения содержания металлов на 1 мг/кг почвы 6,3 15,9 47,6 40,0 166,7 58,8

Количество лет, за которое содержание тяжелых металлов в почве достигнет величины ОДК за счет поступления с осадками:

Семеновский район Ветлу жский район 324 807 296 263 1857 3408 1069 2288 12162 197683 145 274

с учетом мессы пахотного слоя.

По усредненным данным определили количество лет, за которое содержание тяжелых металлов в пахотном слое возрастет на 1 мг/кг, и время, за которое содержание токсикантов в почвах реперных участков достигнет ОДК. Расчеты свидетельствуют, что даже для увеличения содержания в почве на 1 мг/кг цинка, поступление которого с осадками наиболее значимо, понадобится более б лет, а искомый временной интервал оценивается в сотни и тысячи лет. Единственным металлом, содержание которого в почве может превысить ОДК в обозримом будущем, является кадмий,

В результате вышеизложенного 1ДОЖно констатировать:

• атмосферные осадки, выпадающие в зоне дерново-подзолистых почв Нижегородской области, формируются над территориями с интенсивным техногенным воздействием и характеризуются в целом близкой к нейтральной реакцией; повышенным содержанием нитратного азота и очень высоким — сульфатов; относительно высоким содержанием тяжелых металлов;

• оценка воздействия атмосферных осадков на агроэкосистему показала, что опасность подкисления анализируемых дерново-подзолистых почв вследствие выпадения осадков практически отсутствует,

• дождевые и снеговые воды не являются значимым источником поступления тяжелых металлов в почву.

4.2. Влияние почв на Аопмиуование химического состава грунтовых вод Анализ грунтовых вод показал, что их качество (кислотность, анионный состав, содержание тяжелых металлов) является удовлетворительным. Однако в ряде обследованных районов в водах было выявлено высокое содержание нитратов. При этом случаи превышения ПДК по данному критерию качества являются далеко не единичными. Так, например, максимальное содержание нитратов зафиксировано на участке № 4 (4,6 ПДК); на участке № 5 превышения были не столь значительными (до 2,5 ПДК), но наблюдались в 50% случаев. Кроме этого, превышение санитарно-гигиенических норм по содержанию нитратов в грунтовых водах было выявлено на участках Ха 2 (2 ПДК), № 9 (1,7 ПДК) и № 10 (1,5 ПДК). Это требует разработки системы контроля за содержанием нитратов в грунтовых водах, используемых, прежде всего, для децентрализованного питьевого водоснабжения (колодцы), идентификации конкретных источников и разработки мероприятий по предотвращению загрязнения.

Глава 5. Характеристика кислотных свойств почвы и результаты известкования

Агроэкологический мониторинг, результаты которого обсуждались выше, охватывает временной интервал в 8 лет, причем это годы, когда уровень антропогенной нагрузки был относительно низок и однороден. В связи с этим, для более полной оценки влияния интенсивности сельскохозяйственного производства на состояние изучаемых дерново-подзолистых почв следует рассмотреть данные по агрохимическому обследованию, проводимому с 1964 года. Особая ценность

данного временного интервала (1964-2004 гг.) состоит в том, что он включает и периоды интенсивной химизации земледелия.

5.1. Оиенка степени изменчивости кислотности дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава На момент начала наблюдений кислотность почв анализируемой зоны изменялась по отдельным территориям от силькокислой (рН 4,4) до среднекислой (рН 5,0). Интенсивная химизация сельскохозяйственного производства позволила значительно снизить кислотность почвы. Обобщенная характеристика динамики рНк| выполнена на основе статистической обработки средних значений данного показателя (табл. 11).

Таблица 11

Динамика средневзвешенного показателя обменной кислотности но группам анализируемых дерново-подзолистых почв

Показатели Циклы агрохимического обследования

1 | 2 ] 3 | 4 | 5 6 | 7 | 8

Иш М+ш У,% 4,4-5,0 4,6+0,2 4,8 4,4-5,0 4,7+0,1 2,1 Песчан 4,5-5,2 4,9+0,2 4,0 ыеисупе 4,3-5,4 5,1+0,3 5,3 счаные 4,7-5,7 5,2+0,3 5,4 5,2-5,7 5,4+0,2 3,2 5,1-5,7 5,4+0,2 3,5 5,1-5,7 5,4+0,2 3,4

Пш М+ш 4,3-4,6 4,5+0,1 2,4 4,4-4,9 4,7+0,2 3,5 О 4,6-5,2 4,8+0,2 4,2 'глинист 4,6-53 4,9+0,3 5,2 ■ле 4,9-5,5 5Д±0,3 6,6 4,9-5,6 5,3+0,2 4,6 5,0-5,7 5Д+0.2 4.4 5,0-5,5 5,2+0,2 3,9

В целом можно констатировать постепенное снижение степени кислотности пахотных дерново-подзолистых почв в процессе их сельскохозяйственного использования с последующей стабилизацией значения рН^ на уровне 5,2-5,4 единиц.

Аналогичные изменения отмечены для почв отдельных административных районов и конкретных хозяйств. При этом степень выраженности процессов обусловлена интенсивностью антропогенного воздействия на почву и колебалась в пределах 0,5-1,4 единиц рН.

5.2. Линамика площадей почв разной степени кислотности

Динамика кислотности дерново-подзолистых почв представлена на рисунке 2. Результаты свидетельствуют, что количество почв, нуждающихся в известковании, с течением времени снижается, и лишь в последние 15 лет доля сильнокислых почв не изменяется (~ 5-10% от общей площади почв).

При этом до б13 цикла включительно идет увеличение площадей почв, не нуждающихся в известковании, количество которых в последние 10 лет, однако, снизилось.

а) песчаные и супесчаные

100%

12 3 4 5 6 7 8 В оч. сияьнокислые О снльяошсдые Рсреднекисоые □слабокислые ■од, х нейтральным □нейтральные

1С0%-С 80% 60% 40% 20% 0%

б) суглинистые

И

г *

И ■

ЯМ

Ьг|

; к

1 2 3 4 5 6 7 8 циклы

Рис, 2. Динамика площадей дерново-подзолистых почв по степени кислотности в зависимости от гранулометрического состава

юо% гЮ

80«

60% •'

40%

20%

а) песчаные и супесчаные

!

¿е

т ?

7 я

0%1^'Т '■рт'^и

1 2 3 4 5 6 7 8

□ оч. низкая В низкая

□ средняя П повышенная В высокая □ оч. высокая

6) суглинистые

100%-^Е

80%

60%

40%

20%

: А

]

<1

2 3 4 5 6 7 8 циклы

Рис. 3. Динамика площадей с разной степенью обеспеченности фосфором в зависимости от грануломеирического состава

5.3. Объемы и эффективность известкования

Динамика площадей кислых почв и сведения по известкованию приведены в таблице 12.

Выявлено, что площади кислых почв постепенно сокращаются, причем на дерново-подзолистых песчаных и супесчаных этот процесс продолжается до 1996 года, а на суглинистых - до 2000 года. Между объемами известкования и снижением площадей кислых почв выявлена прямая корреляционная зависимость (г = 0,8$), оцениваемая как тесная на песчаных и супесчаных почвах и средняя (г = 0,58) — на суглинистых.

Таблица 12

Динамика площадей кислых почв и объемы известкования в период 1966-2004 гг.

Циклы Количество кислых почв, тыс. га Произвестковано

обсле- <4,5 4,6-5,0 5,1-5,5 всего тыс. % от кис-

дования га лых почв

Песчаные и супесчаные

1 196,16 71,85 27,59 295,60 162,70 55

2 161,81 72,24 47,71 283,76 191,40 67

3 89,72 86 Л 81,96 258,19 164,60 64

4 79,98 77,25 77,85 235,08 193,95 83

5 45,93 63,85 80,83 190,61 182,10 96

6 18,76 48,55 84,86 152,17 100,07 66

7 19,87 50,26 84,05 154,18 13,49 9

8 17,40 50,44 94,16 161,99 18,56 11

Суглинистые

1 263,69 93,80 32,03 389,52 220,60 57

2 206,70 108,74 57,35 372,79 248.90 67

3 130,88 212,13 68,59 320,60 183,60 57

4 119,55 125,16 85,75 330,46 212,70 64

5 70,38 106,99 109,97 287,34 217 ДО 76

6 50,77 87.58 105,35 243,70 91,07 37

7 37,92 76,81 102,21 216,94 1,55 0,7

8 35,19 80,02 103,83 219,04 0,95 0,4

В целом данные сплошного агрохимического обследования согласуются с результатами агроэкойогического мониторинга, что позволяет сделать вывод о пролонгированном действии известковых материалов, способствующих поддержанию кислотности на достигнутом уровне в течение 10-15 лет.

Глава б. Питательный реясим дерново-подзолистых почв 6.1. Характеристика фосфатного состояния почв

Содержание фосфора в песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах (табл. 13) в течение анализируемого периода изменялось от 21 до300мг/кг,с максимумом, выявленным в период проведения 6й цикла агрохимического об-

следования. Первые 15 лет наблюдений его содержание в легких по гранулометрическому составу почвах различалось более существенно, чем в суглинистых, в последующий период (и, особенно, в последние 10 лет) наблюдается противоположная тенденция.

Таблица 13

Содержание подвижных соединений фосфора в дерново-подзолистых почвах Нижегородской области в зависимости от их гранулометрического состава

Показатели Циклы ал юхимичсского обследования

112 13 4 15 16 17 18

1™ М+т У,% 21-95 45+24 55 37-110 62+22 36 Песчш 52-162 94+34 36 ше V супе 60-160 114+34 30 счаные 78-389 146+37 25 86-300 171+60 35 70-202 147+45 31 71-186 141+44 32

Ига М+т 21-75 42+17 40 33-85 56+18 32 С 42-120 80+26 32 углшиспа 66-166 98+34 35 ые 83-192 117+36 31 74-198 131+45 34 67-234 117+51 44 67-192 112+39 44

Динамика площадей с различной обеспеченностью фосфором представлена на рис. 3.

Результатами Iй цикла обследования выявлено, что 76% площадей дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв характеризовались низким и очень низким содержанием фосфора и только, 4% приходилось на почвы с высокой его концентрацией. Далее во времени идет постепенное снижение доли почв с содержанием Р20} менее 50 мг/кг. К 1995 году количество почв с высоким содержанием фосфора возросло до 48 и 30% для анализируемых разновидностей соответственно. Однако к восьмому циклу (2004 г.) количество почв с высокой обеспеченностью этим элементом снижается.

Динамика площадей пахотных почв с низким содержанием фосфора и объемы их фосфоритоваяия приведены в таблице 14.

До 1990 года наблюдается тенденция увеличения объемов фосфоритова-ния, а затем его снижение. За последние 8 лет (1996-2004 гг.) фосфоритование проведено на 15,05 тыс. га песчаных и супесчаных почв и на 1,98 тыс. га — суглинистых, что соответственно составляет 15 и 2% к периоду максимального применения фосфоритной муки. Более активно фосфоритование проводили в зоне песчаных и супесчаных почв. При этом корреляционный анализ выявил прямую среднюю зависимость (г = 0,67) между снижением площадей почв с низким содержанием фосфора и общим объемом работ по фосфоритованию.

Таким образом, площади дерново-подзолистых почв с низкой обеспеченностью фосфором в целом сократились почти в 2 раза, чему в немалой степени способствовало применение фосфоритной муки. Оно же позволило увеличить средневзвешенное содержание подвижных соединений фосфора в 2,5-3 раза, изменяя его от низкого до повышенного.

Изменение площадей почв с низким содержанием фосфора при фосфоритованин по циклам агрохимического обследования

Площадь почв Сокращение пло- Общая площадь

с НИЗКИМ щадей с низким фосфоритования

Районы содержанием содержанием РгО) за 1976-2004 гг.,

Р,05 тыс. га тыс. га

3й цикл 8к цикл тыс. га %

Песчаные и супесчаные

Балахнинский 0,51 0,04 0,47 92 1,79

Борсжий 13,63 1,58 12,05 88 52,50

Ветлужский 24,06 10,31 13,75 57 29,20

Вознесенский 16,68 6,5! 10,17 61 27,70

Выксунский 9,92 2,42 7,50 76 19,21

Городецкий 10,20 1,27 8,93 88 56,80

КовернинскиЙ 13,87 4,52 9,35 67 67,90

Красно-Ваковский 6,57 0,72 5,85 89 18,50

Кулебакский 2,83 0,61 2,22 78 6,35

Навашинский 4,10 0,51 3.59 88 19,30

Сокольский 20,46 8,38 12,08 59 0,70

Суглинистые

Варнавинскнй 12,43 3,32 9,11 73 2130

Воскресенский 37,91 15,42 22,49 59 24,23

Семеновский 18,61 7,49 11,12 86 51,20

Тонкинский 20,03 7,36 12,67 63 32,20

Тоншаевский 18,93 4,55 14,38 76 24,05

Уренский 11,49 3,49 8,00 67 63,60

Чкаловский 3,29 0,53 2,76 84 22,90

ШарангскиЙ 33,80 16,31 17,49 52 20,50

Шахунскнй 22,43 11,59 10,84 48 47,80

6.2, Динамика подвижных соединений калия

Наблюдения за содержанием подвижных соединений калия в дерново-подзолистых почвах (табл. 15) позволяют сделать вывод о том, что оно подвержено значительным изменениям во времени и в пространстве. Установлено, что рост обеспеченности почв калием продолжался до 1990 года, затем шло снижение, а к 2004 году средневзвешенное содержание обменного калия в почвах практически достигло величин, отмеченных на начало наблюдений (1966 г.).

Сравнивая динамику анализируемых трупп по обеспеченности почв фосфором и калием, можно отметить, с одной стороны, схожую Направленность, но с другой — различную интенсивность их проявления. Благодаря проводимому в области фосфоритованто, положительная динамика содержания в почве фосфора в течение всего периода была более выражена; снижение доли низкообеспеченных и повышение количества высокообеспеченных фосфором почв шло более интенсивно и проявлялось в течение большего промежутка времени.

Содержание подвижных соединений калия в почвах в зависимости от их гранулометрического состава

Пока- Циклы агрохимического обследования

затели 1 2 3 14 15 6 . 7 8

Песчаные и супесчаные

1Ш1 45-93 71-153 92-150 101-147 99-162 91-168 75-132 71-118

М+п» 75±15 93±25 113±18 122±14 127±17 123±28 98±20 94±17

20 27 16 12 13 23 20 18

Суглинистые

1ИП 55-121 84-138 76-139 103-181 97-171 71-181 71-149 71-126

М+га 100±22 104±20 113±22 135*28 Ш±22 125±32 108±22 Ш±17

22 19 20 21 17 26 20 16

Количественная выраженность изменений в содержании питательных веществ (как по фосфору, так и по калию) на песчаных и супесчаных почвах была несколько выше, чем на суглинистых.

Глава 7. Современное агроэкологическое состояние почв

7,1, Оиенка безопасности почв по содержанию тяжелых металлов По рассматриваемой зоне загрязнено 2482 га или около 0,5% от общей площади пашни. Наиболее распространенным загрязнителем является кадмий (1947 га), хотя данный факт в большей степени связан с геохимическими особенностями провинции, чем с антропогенной деятельностью. Кроме этого, 591 га загрязнены никелем и 136 га - свинцом (высокое содержание свинца в почвах Бор-ского района, вероятнее всего, связано с функционированием Борского стекольного завода).

Наибольшей подвижностью в почвах отличается кадмий: доля подвижных соединений от валовых запасов составляет 20-40%. Гранулометрический состав почв, в данном случае, не оказывает влияния на этот показатель. Свинец, как следует из расчетов, несколько большей подвижностью характеризуется в суглинистых почвах, а остальные элементы — в песчаных и супесчаных. Проведенные исследования позволяют по степени подвижности расположить тяжелые металлы в следующей убывающей последовательности: Сс1 > РЬ > N1 > Си > 2п > Сг.

7.2. Изучение транслокации тяжелых металлов из почвы в растения

Для разработки системы мероприятий, направленной на снижение поступления тяжелых металлов в сельскохозяйственную продукцию, необходимы данные полевых опытов, проведенных в той почвенно-климатической зоне, где планируется применение их результатов. Для решения этих вопросов в 1995 году был заложен полевой опыт, основная задача которого заключалась в изучении поступления кадмия, цинка и меди в зерновые культуры на фоне органических, минеральных удобрений и извести.

Наибольшей чувствительностью к загрязнению почвы характеризовалась пшеница, меньшей - ячмень и овес. Фитотоксический эффект, выражающийся в снижении урожайности сельскохозяйственных культур, ослабевал со временем. Внесение известковых материалов и торфа позволило полностью устранить отрицательное влияние избыточного содержания тяжелых металлов па растения, при этом действие указанных материалов в полной мере проявляется не ранее, чем через год после внесения.

Содержание кадмия в растительной продукции даже на контрольном варианте превышало ПДК, на фоне же дополнительного поступления металлов в почву кратность превышения составила 2,4-10,9 раз (табл. 16). Ни одно из проводимых мероприятий не позволило снизить содержание данного элемента до уровня нормативного.

Концентрация цинка в зерне, полученном на загрязненных вариантах, в ряде случаев превышала ПДК (максимальная кратность превышения — 1,2 раза), однако совместное применение извести и торфа, а также другие агрохимические приемы уже в первый год проведения эксперимента позволили снизить уровень аккумуляции металла до приемлемого и получить безопасную продукцию на загрязненных почвах.

Содержание меди в зерне во всех случаях находилось в пределах ПДК, при этом внесение извести, а также извести и торфа в большинстве случаев снижало концентрацию данного элемента в растительной продукции до уровня контрольного и фонового вариантов.

Таблица 16

Содержание тяжелых металлов в зерне пшеницы, мг/кг

Вариант 1996 г. 1999 г. 2004 г.

2л Си С<1 2л Си Сс) 2л Си са

1. Контроль 29,6 3,7 0,15 32,6 6,1 0,14 27,5 3,7 0,15

2. НюРмКм 33,4 3,6 0,17 56,2 6,7 0,11 27,0 3,9 0,15

З.МюРмКм+ТМ 55,4 5,1 1,09 48,6 6,8 0,65 32,6 4.0 0,34

4. ЫвоР^Ки+ТМ+торф 49,3 4,9 0,70 46,3 5,7 0,61 31,5 3,8 0,30

5. И«оР«|Кбо+ТМ+нзвесть 53,4 3,5 0,80 46,8 6,0 0,48 32,4 3,6 0,27

6.^0Р<лК«,+ТМ 44,9 3,6 0,70 40,1 5,5 0,42 28,2 3,7 0,25

+торф+известь

7. 1^12оР|2оК1Ю+ТМ 54,7 4,4 1,10 45,7 6,3 0,60 30,7 3,9 0,31

ИСР0, 5.8 0.3 0,05 7.4 0,9 0,05 3.6 0,7 0,07

ПДК 50,0 10 0,10 50,0 10 0.10 50,0 10 V

В цепом рассмотренные в опыте агрохимические мероприятия по детокси-кации почв, загрязненных тяжелыми металлами, по эффективности можно расположить в следующей убывающей последовательности: совместное внесение торфа и извести —> известкование-* внесение торфа —>■ применение высокой дозы минеральных удобрений.

Глава 8. Удобренность и продуктивность дерново-подзолистых почв 8.1, Динамика применения удобрений

Насыщенность минеральными и органическими удобрениями на дерново-подзилистых почвах области увеличивалась до 1990 года, достигая соответственно 162 кг/га и 8 т/га. За период с 1966 по 1990 годы применение минеральных удобрений в среднем возросло в 2,8 раза, а органических - на 65%. С начала 90х годов использование удобрений от года к году снижалось и к 2003 году насыщенность минеральными их формами была в 4,1 раза, а органическими - в 2,7 раза ниже, чем в 1966-70 гг. В период 1986-90 гг. на I часть азота приходилось по 0,8 частей фосфора и калия (соотношение N : Р1О5 : К20 1,0;0,8;0,8), то в 2001-2003 гг. это соотношение составило 1,0:0,4:0,4 (т.е. доля фосфора и калия по мере снижения общей насыщенности существенно снижалась) (табл. 17).

Таблица 17

Динамика применения разных видов минеральных удобрений в период 1986-2003 гг., кгд.в. на 1 га пашни

Годы Азотные фосфорные Калийные

1Ш1 М±ш V, 1нп М±ш V» Нт М+т V,

% % %

1986-90 27-90 56 ±19 30 30-69 44±10 23 17-90 46 ± 15 28

1991-95 7-68 29 ±14 50 10-39 21 ±8 38 4-59 22 ±16 73

1996-00 2-54 12 ±13 108 0-18- 3± 5 167 0-23 5 ±7 140

2001-03 1-44 8 ±10 125 0-9 3±3 100 0-18 3 ± 5 167

В целом можно отметить, что количество применяемых удобрений в зоне дерново-подзолистых почв постоянно снижается. При этом внесение удобрений в почву в последние 10-15 лет не компенсирует вынос элементов растениями, что привело к повсеместному отрицательному балансу азота, фосфора и калия в аг-роэкосистеме (хотя это в незначительной степени отразилось на снижении содержания в почве подвижных форм фосфора, но привело к существенному увеличению доли почв с дефицитом калия).

8.2. Комплексная оиенка плодородия дерново-подзол истых почв

Нижегородской области в начале XXI века

Для оценки эффективного плодородия почвы, т.е. ее способности обеспечить определенный уровень урожайности, была рассчитана величина действительно возможного урожая (табл. 18).

Для зерновых культур и льна в настоящее время лимитирующим урожайность питательным элементом является азот, а для картофеля —.калий. При этом на низкопродукгивных почвах для зерновых в первом минимуме будут азот и фосфор, для картофеля - калий, а для льна - фосфор; на высокоплодородных дерново-подзолистых почвах элементом, сдерживающим урожайность, для всех культур является азот. Учитывая соотношение между высоко- и низкопродук-

тивными почвами в анализируемом регионе, следует ожидать, что почти на 40% плошади пахотных земель уровень урожайности зерновых не превысит 11 ц/га, и лишь на 10-20% он может быть выше 18 ц/га.

Таблица 18

Теоретически возможная продуктивность почв, рассчитанная по запасам питательных веществ

Урожайность отдельных культур, ц/га, на почвах ...

Показатели, с низким С высоким со средним содер-

используе- содержанием содержанием жанием питатель-

мые для питательных веществ питательных веществ ных веществ

расчета 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Гумус 11 62 15 18 104 30 14 84 19

Фосфор 11 95 13 34 295 41 28 255 34

Калий 13 53 17 12 105 32 16 69 22

ДВУ и 53 13 13 104 39 14 69 19

Примечание: 1 • зерновые культуры; 2 -картофель; 3 -лен.

Имея представление о продуктивности пашни, и зная, какое количество удобрений применяют в хозяйствах в настоящее время, можно теоретически рассчитать возможные изменения агрохимической характеристики почвы, в частности, прогнозное содержание подвижных форм фосфора и калия в почве. Так, при средней насыщенности почв органическими удобрениями в 1,9 т/га, фосфором и калием - 3,0 кг/га и теоретической средней продуктивности пашни (14 ц/га) за 5 лет содержание фосфора в почве может снизиться на 9, а калия — на 18 мг/кг почвы. Учитывая же фактическую продуктивность пашни (4,8 ц эери. ед с 1 га) проявление негативных изменений маловероятно.

Глава 9. Оценка эффективности земледелия в зоне дерново-подзолистых почв

9.1. Динамика урожрйносрги отдецьных.культур в производстве

Урожайность основных культур, возделываемых в зоне анализируемых почв в период 1966-2003 гг. (табл. 19), достаточно сильно варьирует как во времени (между циклами агрохимического обследования), так и в пространстве (меаду отдельными административными районами).

Оценивая влияние факторов, оказывающих максимальное влияние на динамику урожайности, по коэффициенту корреляции (г), установили, что между урожайностью культур и количеством вносимых минеральных удобрений отмечена прямая зависимость, хотя теснота свази существенно различается; коэффициент корреляции для зерновых культур наиболее высок и менее изменчив во времени (0,595-0,829), чем для картофеля (0,454-0,777) и льна (0,102-0,884).

Динамика урожайности основных сельскохозяйственных культур между циклами агрохимического обследования

Показа- В средием за год я период

тели 1966-1970 1971-1975 1976-1980 I 1981-1985 1986-1990 1991-1995 1996-2000 | 2С01-2003

Зерновые, у/га

От 6,4-18,0 6,8-19,5 6,7-25,6 8,6-23,3 10,2-23,4 6,2-21,7 5,4-19,6 5,6-20,1

М±ш 11,3 ±2,7 11,2 ±3,3 13,0 ±10,2 13^ ± 4,2 13,9 ±4,1 11,7 ±4,1 10,9 ±3,8 10,3 ±4$

V//. 24 29 79 * 32 29 35 34 42

Картофель, ц/га

1ш 68-141 81-171 37-102 45-131 53-131 48-157 43-156 18-119

Шт 94 ±20 123 ±25 «9 ±34 79 ±2б 82 ±23 79 ±26 76 ±32 54 ±41

У.% 21 20 49 32 28 33 42 76

Лея (волокно), ц/га

1Ш1 ' - 1,2-5,1 1,5-4,4 1,4-4,4 1,0-5,0 0,5-6,2 1,0-7,8 0,8-5,0

М±га - 2,7 ±Ы 2,6 ±0,9 2,4 ±0,8 2,3 ±1,2 2,5 ±1,7 3,9 ±1,9 2,5 ±

. - 42 36 34 53 68 50 59

Продуктивность пашни, цз.едУга

1ш1 5,8-15,9 8,9-20,8 6,5-24,2 8,4—23,7 8,4-23,7 5,4-18,8 2,9-13,6 1,4-11,7

Шш 9,5 ±4,2 12,4 ± 3,5 114 ±4,4 12,413,9 10,2 ± 4,6 10,0 ±4,1 6,6 ±3,4 4,8 ±3,3

У,% 24 28 38 31 45 41 51 68

Органические удобрения в целом оказывали значительно меньшее влияние на урожайность культур, чем минеральные. Для всех культур минимальная зависимость между анализируемыми параметрами отмечена в период 1986-1990 гг., а наиболее высокая - в 1996-2000 гг.

Б целом удобрения наиболее эффективны при внесении их под зерновые культуры, причем на минеральные туки эти культуры отзываются лучше, чем на органические. Улучшение агрохимических свойств почвы далеко не всегда сопровождается адекватным повышением урожайности, причем почвенное плодородие, также как и удобрения, лучше используется зерновыми.

9.2. Влияние удобрений на продуктивность основных культур в опытных условиях

Опыты, проведенные с озимой пшеницей, рожью и ячменем на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах (табл. 20), позволили выявить высокую эффективность азота на зерновых культурах.

Таблица20

Влияние удобрений на урожайность зерновых культур

Урожайность Окупаемость,

Варианты В среднем. Прибавка кг/кг

опыта ц/га ц/га, к %, к ЫРК N

контролю фону контролю | фону

Озимая пшешл (£2

Контроль, б/уд. 27,6 - - - - - -

Р»оК»-фон 29,7 1,5 - 5,4 - 0,8 -

Фон + N«0 33,8 6,2 4,7 22,5 16,2 2.6 7,8

Фон + 36,5 8,9 7,4 32,2 25,4 33 8,2

Фон + Мш 40,4 12,8 11,3 46,4 38,8 4,3 9,4

Фон + N150 40,6 13,0 11,5 47,1 39,5 3,9 7,7

НСРо, 2,0

Ячмень

Контроль, б/уд. 15,7 - - • - • . -

р9оК»-фон 18,2 2,5 - 16,0 - 1.7 -

Фон + N30 21,1 5,4 2,9 34,4 16,0 3,0 9,7

Фон+ N60 23,0 7,3 4,8 46,5 26,4 3,5 8,0

Фон+ N90 23,1 7,4 4,9 47,1 26,9 3,1 5,3

ФОН + N(20 24,9 9,2 6,7 58,6 36,8 3,4 5,6

НСРм 2,4

Озимая рожь

Контроль, б/уд. 11,0 - - - - • -

РэдКго-фОН 12,3 1,3 - 11,8 - 0,7 -

Фон + N^0 14,8 3,8 2,5 30,9 20,3 1,6 4,2

Фон + N90 15,4 4,4 3,1 40,0 25,2 1,6 3,4

Фон + N120 16,4 5,4 4,1 49,1 33,3 1,8 3,4

Фон + N150 16,1 5,1 3,8 46,4 30,9 1,2 2,5

НСРМ 1,0

Максимальные прибавки урожая зерна ячменя и озимой ржи получены при внесении азота в дозе 120 кг/га, а озимой пшеницы — в дозе 150 кг/га. Наиболее высокая окупаемость этих удобрений прибавкой урожая на озимой пшенице получена при дозе 120 кг/га (9,4 кг/кг), ячменя - 30 кг/га (9,7 кг/кг), озимой ржи - 60 кг/га (4,2 кг/кг). Менее отзывчивой на удобрения культурой оказалась озимая рожь, причем окупаемость азотных удобрений (как и на ячмене) снижалась по мере увеличения их дозы. На озимой пшенице оплата этих удобрений прибавкой урожая постепенно увеличивалась и лишь при использовании максимальной дозы (150 кг/га) снизилась до уровня минимальной (60 кг/га).

В целом, азотные удобрения увеличивали содержание азота в зерне растений, однако доля белкового азота в общей его массе возрастала лишь в зерне озимой ржи. Содержание фосфора и калия в таимых культурах при этом несколько снижалось, а в зерне ячменя - увеличивалось. Четкой зависимости между содержанием определяемых элементов в зерновых культурах и дозой азотных удобрений не прослеживается.

Внесение калийных удобрений под картофель (табл. 21) было достаточно эффективным: прибавка урожая по отношению к фону изменялась от 5 до 26% (7-53 ц/га), но достоверные различия между разными дозами калийных удобрений практически отсутствовали. Наблюдается тенденция снижения окупаемости калийных удобрений прибавкой урожая по мере увеличения их дозы. В большинстве случаев наиболее высокая урожайность картофеля и окупаемость удобрений получены при внесении калия в дозе 120 кг/га. Изменение содержания в клубнях картофеля азота, фосфора и калия не имеет однозначной зависимости от количества вносимых удобрений. Содержание сухого вещества н крахмала имеет тенденцию к снижению при внесении азота и фосфора, но применение калия в некоторой мере сдерживает это падение.

Таблица 21

Влияние удобрений на урожайность картофеля

Варианты опыта Урожайность Окупаемость, кг/кг

В среднем, ц/га Прибавка

ц/га, к к NPK к2о

контролю фону контролю фону

Контроль, б/уд. 188 - - - - - -

N«P$a — фон 216 28 - 15 - 15,6 -

Фон+Kio 241 53 25 28 12 22,1 41,7

Фон + Кад 245 57 29 30 13 21,1 32,2

Фон + Kt» 252 64 36 34 17 21,3 30,0

Фон + Кцо 250 62 34 33 16 18,8 22,7

ЯСРЙ, 18

Применение удобрений существенно увеличивает урожайность лыю-соломки (табл. 22).

Влияние удобрений на урожайность льно-соломки

Урожайность Окупае-

Варианты В среднем, Прибавка мость, кг/кг

опыта и/га ц/га, к к ЫРК КгО

контролю фону контролю фону

Влияние возрастающих доз калийных удобрений

Контроль, б/уд. 23,7 - - - - - -

ИздРио-фон 27,6 3,9 - 16 - 2,4 -

Фон+К« 29,2 5,5 1,6 23 6 2,5 2,7

Фон + Кот 30,1 6,4 2,5 27 9 2,6 2,8

Фон + Кш 29,6 5,9 2,0 25 7 2.1 1,7

Фон + Кцо 31,1 7,4 3,5 31 13 2,4 2,3

НСР0! 2,1

Влияние возрастающих доз азотных удобрений

Контроль, б/уд. 24,5 • - - - - -

р 110*420 - фон 27,2 2,7 - 11 - 1,1 -

Фон+N10 34,5 10,0 73 41 27 3,8 36,6

Фон + N^0 34,0 9,5 6,8 39 25 3,4 17,0

Фон + N«1 35,7 11,2 8,5 46 31 3,7 14,2

НСРо, 3,2

Однако, несмотря на то, что лен является калиелюбивой культурой, значительно большему увеличению урожайности (на 25-31%) способствуют азотные удобрения в стартовых дозах (20-60 кг/га); прибавка урожая от калийных туков составила 6-25%. Установлено, что лен более требователен к плодородию почв, чем зерновые и картофель: при равенстве доз минерального питания на более плодородных почвах он давал более высокий урожай. Окупаемость азотно-фосфорных удобрений выше, чем фосфорно-калийных примерно в 2 раза, в окупаемость азотных, вносимых в дозе 60 кг/га на фоне РиоКпо. в 5 раз выше аналогичной дозы калия на фоне К^оРцо* Содержание азота, фосфора и калия в урожае льно-соломки изменяется, однако определенной закономерности между количеством и соотношением вносимых удобрений с динамикой концентрации указанных элементов не отмечено.

Обобщая результаты полевых опытов с удобрениями, заложенных на дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава и различающихся по агрохимической характеристике, с основными сельскохозяйственными культурами, распространенными в анализируемой зоне, можно сделать следующие выводы:

• оценка урожайности сельскохозяйственных культур на контрольных вариантах большинства опытов свидетельствует о достаточно высоком эффективном плодородии дерново-подзолистых почв, теоретически рассчитанном (табл. 18) и практически совпадающем по величине с фактической средне-

статистической урожайностью рассматриваемых культур в передовых хозяйствах Нижегородской области; • наибольшая оплата удобрений получена при возделывании картофеля, где окупаемость t кг удобрений по вариантам н отдельным опытам варьировала от 1,9 до 7,6 кг зерновых единиц на 1 кг удобрений. Минимальная оплата получена при выращивании льна (0,5-1,5 кг зерновых единиц на 1 кг удобрений). Зерновые занимают промежуточное положение, причем, в большинстве случаев, наиболее отзывчива на внесение удобрений озимая пшеница, а наименее — озимая рожь.

Сопоставление опытных данных с урожайностью культур, получаемой в реальных производственных условиях (табл, 19), позволяет сделать заключение о малоэффективном использовании как почвенного потенциала, так и имеющихся ресурсов удобрений в большинстве анализируемых хозяйств региона. Вероятнее всего, это есть следствие комплекса объективно-субъективных факторов (недостаток рабочей силы, техники, финансов и т.д.), которых наиболее важным является нарушение агротехнических принципов возделывания культур.

ВЫВОДЫ

1. Дерново-подзолистые почвы Нижегородской области характеризуются преимущественно низкой степенью гумусированности (58% от общей площади пашни), низкой обеспеченностью обменным калием (40%) и микроэлементами (43%). Отмечается относительно высокое значение показателя рНка и обеспеченность подвижным фосфором: доля почв с высокими и средними значениями этих показателей составляет порядка 80%. Среди почв с легким гранулометрическим составом в сравнении с суглинистыми более значима доля средне- и высокообеспеченных по степени гумусированности (43%) и содержанию подвижного фосфора (85%); обратная тенденция наблюдается в отношении калия и микроэлементов.

2. Анализ динамики агрохимических показателей во времени выявил, что с I12 по 6а циклы обследования (1966-1990 гг.) имела место отчетливая тенденция снижения площади очень сильнокислых и среднекислых почв (с 65 до 9%) за счет увеличения доли слабокислых н нейтральных почв. С ба по 8й циклы агрохимического обследования (1991-2004 гг.) между этими группами почв наблюдается равновесие со слабой тенденцией лодкисления. Аналогичная динамика наблюдается в отношении обеспеченности почв фосфором.

3. Процессы агроистощения, зафиксированные на дерново-подзолистых почвах, в наибольшей степени выражены в снижении содержания обменного калия: в ходе 4а - 5й1 циклов агрохимического обследования доля почв с повышенной и очень высокой обеспеченностью калием была максимальной (45-46%), в на-

стоящее время данный показатель возвращается к исходному значению (показания 1го цикла) и составляет 24% от обследованной площади.

4. Результаты сплошного агрохимического мониторинга показали, что исследуемые почвы испытывают резкий недостаток подвижного цинка и характеризуются относительно низким содержанием бора н кобальта. При этом почвы с легким гранулометрическим составом незначительно отличаются от суглинистых.

5. Исследованиями установлено, что степень подвижности фосфатов выше в почвах с более легким гранулометрическим составом (достигая величины в 0,51 мг/л) и в целом не зависит от содержания подвижных форм этого элемента в пахотном слое. Степень подвижности калия увеличивается по мере увеличения его содержания в почве (г в 0,91), в связи с чем на суглинистых почвах она выше.

6. Анализ распределения элементов питания и гумуса в метровом слое дерново-подзолистых почв позволил установить, что наиболее значимые изменения, обусловленные их сельскохозяйственным использованием, затрагивают, в основном, пахотный слой и прилегающий непосредственно к нему подпахотный, где содержание гумуса в среднем составляет 69%, фосфора — 57%, а калия - 70% от содержания их в пахотном слое. Глубина изменений нижележащих горизонтов зависит от интенсивности антропогенной нагрузки.

7. Отдача от вложений в повышение почвенного плодородия (применение минеральных и органических удобрений, известкование, фосфоритование) имеет преимущественно пролонгированный характер. При этом эффект последействия сохраняется в течение циклов агрохимического обследования (10* 15 лет).

8. Дерново-подзолистые почвы Нижегородской области в основном характеризуются низким уровнем загрязнения тяжелыми металлами, не увеличивающимся во времени. Превышение ПДК загрязняющих веществ выявлено на площади 2482 га (0,5% от площади пашни). Приоритетными загрязнителями являются Са (1947 га) и N1 (591 га). В опытных условиях выявлено, что наиболее эффективным мероприятием по детоксикащш почв, загрязненных тяжелыми металлами, является совместное внесение торфа й извести: применение указанных материалов в дозе 60 и 5 т/га соответственно позволяет снять фнтотоксический эффект металлов и значительно снизить их аккумуляцию в растениях.

9. Атмосферные осадки, выпадающие в зоне дерново-подзолистых почв региона, характеризуются близкой к нейтральной реакцией (рН 6-7), относительно высоким содержанием нитратного азота (до 7,9 мг/л) и очень высоким содер-

жанием сульфатов (6,3-14,9 мг/л). Снеговые и дождевые вода не являются значимым источником поступления тяжелых металлов в почву.

10. Продуктивность дерново-подзолистых почв Нижегородской области в период с 1971-1995 гг. составляла 10-12 ц з. ед. с 1 га. С 1996 года идет резкое падение урожайности основных сельскохозяйственных культур (до 4,2 ц з. ед7га), что обусловлено снижением применения средств химизации (коэффициент корреляции между дозами вносимых удобрений и урожайностью основных зерновых культур варьирует в пределах 0,61-0,83).

11. Результаты полевых опытов позволяют констатировать, что для озимых зерновых на фоне оптимального обеспечения фосфором и калием (РцоКцо) рациональной является доза азота в 120 кг/га, для ячменя — 60 кг/га, для льна-долгунца — 20 кг/га. Картофель, на фоне И^Ю) дает лучшие результаты при дозе калия 120 кг/га, а лен - при дозе калия 90 кг/га (на фоке Н^Рио).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В качестве первоочередных мероприятий по снижению падения плодородия дерново-подзолистых почв рекомендовать проведение известкования на площади 52583 га пашни, характеризующейся снльнокнслой реакцией, фосфори-тование низкообеспеченных фосфором почв на площади 106904 га и повсеместное применение торфа для стабилизации и повышения содержания органического вещества.

2. На почвах, загрязненных тяжелыми металлами (2482 га), провести агрохимические мероприятия по детоксикации, включающие известкование и применение торфа. При использовании их в сельскохозяйственном производстве предусмотреть жесткий контроль за безопасностью получаемой растительной продукции.

3. При проведении мониторинговых наблюдений в системе сплошного агрохимического и выборочного агроэкологического обследований почв подзолистого ряда необходимо предусмотреть определение валовых запасов основных элементов питания, т.к. определение содержания только лишь их подвижных форм не дает возможности произвести адекватную оценку действительной концентрации питательных элементов в почве.

4. Грунтовые воды верхнего водоносного горизонта, используемые для нецентрализованного питьевого водоснабжения, следует контролировать на содержание нитратов.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мерц И.Ф., ЦЦфр^нов О.Д. Действие калийных удобрений на урожай и качество картофеля на почвах с различным уровнем плодородия // Агрохимия, мелиорация и рациональное использование почв: Тр. ГСХИ, т. 46. — Горький: Горьковский СХИ, 1971--С. 144-149.

2. Шафронов О.Д.. Мерц И.Ф., Смирнова М.А. и др. Эффективность удобрений в зависимости от содержания в почве подвижного фосфора и обменного калия: Сб. науч. тр., т.41, —Горький: Горьковский СХИ, 1971. - С. 23-27.

3. Шафронов О.Д., Полухин В.Н., Мерц И.Ф. Действие минеральных удобрений на урожай яровой пшеницы в Горьковской области // Агрохимические исследования почв и эффективность удобрений: Сб. науч. тр., вып. № 1. -М.: ЦИНАО, 1973. - С. 28-32.

4. Щафронов О.Д.. Войкин А.М., Мерц И.Ф. Подвижный фосфор в почвах Горьковской и смежных с нею областей Поволжья // Вопросы эффективного использования фосфоритной муки, генезиса и повышения плодородия почв Горьковской области, Татарской и Чувашской АССР: Сб. науч. тр., т. 55.-Горький: ГСХИ, 1973.-С. 8-15.

5. Шафронов О.Д, Агрохимическая лаборатория и качество кормов // Сельское хозяйство России. 1975. - № 12. - С. 35-37.

6. Кореньков В.Г„ ПТяфронов О.Д. Научные основы и рекомендации по применению удобрений в Нечерноземной зоне Европейской части РСФСР. -М.: Россельхозиздат, 1976. - 215 с.

7. Ломако Е.Ит Цареградская Т.Б., Щафронов О.Д. Влияние минеральных удобрений на урожай и качество клубней картофеля на выщелоченных черноземах Горьковской области //Агрохимия. 1979. - Ха 12. - С. 68-74.

8. Шафронов О.Д.. Ломако Е.И., Уточкин В.Г. Дозы удобрений под планируемый урожай (рекомендации). — Горький: Волго-Вятское книжное изд-во, 1979.-84 с.

9. Шафронов О.Д., Власов В .А., Цареградская Т.Б. Действие различных доз минеральных удобрений на урожай различных сельскохозяйственных культур в севообороте // Всесоюзн. конф. по результатам стационарных полевых опытов с удобрениями в системе агрохимической службы РСФСР за 1969-1980хг.-М.:ВНИГТГИХИМ, 1983.-С.29-56. .

ш Ш?ФрГ'Т"?В С Л I Власов В.А, Влияние микроэлементов на полимерной основе с марганцем и кобальтом на урожайность лука-репки и овса // Синтез и исследования минеральных удобрений на полимерной основе: Сб. науч. тр. - М.: Наука, 1985. - С. 86-88.

11.Шафронов О.Д.. Семенычев Б.И. Горьковская область: проблемы и перспективы КАХОП // Химизация сельского хозяйства. 1988. - Ха 2. - С. 6-7.

12.Шафронов <?.Д.. Домнкчев В .В., Ким М.Ю. Работаем на хозрасчете // Химия в сельском хозяйстве. 1989. - № 4. - С. 18-19.

13. Шафронов р.Д.. Семенычев Б.И., Семенов КГ Рекомендации по известкованию кислых почв Горьковской области. - Горький: Волговятское книжное изд-во, 1989. - 72 с.

14.111афроиов О.Д.. Ломако Е.М., Вальннков И.У, и др. Применение удобрений при возделывании зерновых культур по интенсивным технологиям в Нижегородской области (рекомендации). — Н. Новгород; Центр химизации с.-х. Нечерноземной зоны, 1990. - 78 с.

15.ШаФронов О.Д.. Семенычев Б.И. Известкование почв в Горьковской области // Химизация сельского хозяйства. 1990. - № б. - С.10-12.

16,Шафронов О.Д.. Титова В.И. Возможности и перспективы использования калийных удобрений в Нижегородской области //Химия в сельском хозяйстве. 1994.-J62.-C. 16-18.

П.Крылов Е.А., Ягодин БА., Щафр^нов О.Д.. Чумаченко И.Н. и др. Микроэлементы, пленкообразующие удобрения на пигниновой основе МИБАС и их эффективность в хозяйствах Нижегородской области // Агрохимия. 1994. - Да 3. - С. 89-97.

18.Шафронов О.Д., Потапенко В.Н..Органоминеральные жидкие комплексные удобрения УЖКМ МИБАС // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 2-3, -С. 6-7.

19.Шафронов О.Д.. Титова В.И. Влияние длительного применения жидких ' органических удобрений на агрохимические показатели дерново-

подзолистой почвы: Мат-лы П Междунар. съезда Общества почвоведов (27-30 июня 1996 г., г. С.-Петербург), кн. 1. - РАН ВНИИЦ лесресурс, 1996.-С. 411.

20.Титова В.И, Шафронов О.Д.. Седов Л.К. Эхсшого-агрохимическая оценка длительного применения птичьего помета на легких дерново-подзолистых почвах Н Плодородие почвы и качество продукции при биологизации земледелия: Матер. Всерос. науч. практ. конф. - М: Колос, 1996. - С, 289-293.

21 .Титова В Л., Шафронов О. Д.. Полухин В.Н, Проблемы и практика мониторинга городских ландшафтов// Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. - Казань: Татполиграф, 1997. - С. 293-294.

22.Шафронов О.Д.. Титова В. И., Варламова Л.Д. Экологические аспекты внесения фосфорных удобрений // Химия в сельском хозяйстве. 1997. - № 4. -С.42-43*

23.Шафронов О.Д.. Титова В.И., Полухин В.Н. и др. Оценка экологического состояния почв сельскохозяйственных угодий, находящихся в пределах городской черты // Современные проблемы оптимизации минерального пи-

тания растений: Матер. Всерос. науч. практ, конф, — Н. Новгород: НГСХА, 1998. - С. 287-291.

24.Шафронов О.Д^ Полухин. В Н. Состояние почвенного плодородия и совершенствование методов его картирования //Современные проблемы оптимизации минерального питания растений: Матер. Всерос. науч. практ. конф. -Н. Новгород: НГСХА, 1998. - С. 284-286.

25.Потапенко В.Н., Крылов Е.А., Шафронов О.Д.. Ягодин Б.А. Предпосевная обработка семян препаратом МИБАС // Агрохимический вестник. 1998. -№ 2. - С. 30-32.

26.Шафронов р.Д., Дабахова Е.В. Проблемы сельскохозяйственного использования почв, расположенных в пределах городской черты // Матер. III съезда Докучаевского общества почвоведов. Кн. 2. — Суздаль: НИИСХ, 2000.-С. 114-115.

27.Дабахов М.В., Титова В.Н., Шафронов О.Д. Геохимические особенности формирования почв индустриального города // Экология и почвы. Избранные лекции X Всерос. школы - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2001, - С. 274278.

28.Шафронов О.Д. Заве« в ответе // Плодородие. 2001. - № 1. - С. 5-6.

29.Крылов Б.А., Ягодин Б.А., Шафронов О.Д. и др. Обеспечение сельскохозяйственного производства микроэлементами // Деградация почвенного покрова и использование ахроландшафтного земледелия: Сб. науч. тр. ме-ждунар. конф.-Ставрополь: ССХА, 2001. - С. 120-121.

30.НТафронгт О Д. Агроресурсы Нижегородской области // Эколого-экономические основы формирования агробиогеоценозов: Матер, науч. практ конф. - Н Новгород; НГСХА, 2002. - С. 26-31.

31.Шафронов О Л.. Еольшова НА. Динамика содержания обменного калия в почвах пахотных угодий Нижегородской области и практика применения калийных удобрений // Эхолого-агрохимическая оценха состояния калийного режима почв и эффективность калийных удобрений: Сб. науч. тр. — М.: ЦИНАО, 2002. - С. 235-237.

32.Шафронов О.Д.. Большова H.A. Известкование кислых почв отходами промышленного производства. Резервы повышения объемов известкования кислых почв//Нижегородский аграрный журнал. 2002. - Кг 3. - С. 10-11.

33.Шафронов О.Д.. Полухин В.Н. Перспективные стимуляторы роста растений// Нижегородский аграрный журнал. 2002. - Хг 2. - С. 15-16.

34 .Шафронов р.Д., Большова H.A. Содержание калия в почвах Нижегородской области и применение калийных удобрений // Плодородие. 2002, - № 2(5).-С. 8-9.

35.Шафронов О.Д.. Полухин В.Н. Экологическое состояние почв вдоль автотрасс и проблемы их использование под пашню // Плодородие. 2002. - № 3 (6). - С. 17-18.

36.Титова В.И., Гейгер Е.Ю., Караксин В.Б., Шафронов О.Д. Агроэкологиче-ское состояние пахотных угоднй в зоне влияния крупного свиноводческого комплекса (ОАО «Ильиногорское» Нижегородской области) il Агротехнические приемы повышения продуктивности сельскохозяйственных растений в современных условиях: Сб. науч. тр. — Н. Новгород: НГСХА, 2003. -С. 149-156.

37.Шафронов О.Д.. Полухин В.Н., Титова В.И., Борисова P.C. Геологическая основа формирования фона тяжелых металлов в почвах Нижегородчины (словарь-справочник). - Н. Новгород: Изд-во Волго-Вятской академии госслужбы, 2003.-63 с.

38.Шафронов О.Д.. Полухин В.Н, Агрохимические показатели плодородия и агроэкологическое состояние почв Нижегородской области. - Н. Новгород: НГСХА, 2004. - 88 с.

39.Шафронов О.Д.. Бопыпова H.A., Банникова ИХ. Использование информационных технологий//Агрохимический вестник,. 2004. 1. - С. 2-3.

40.Титова В.И., Бусоргин В J*., Шафронов О.Д. и др. Справочное пособие по агрохимии и экологии. —Н. Новгород: НГСХА, 2005. - 70 с.

41.Шафронов О.Д. Агрохимические свойства дерново-подзолистых почв Нижегородской области // Агрохимический вестник. 2005. - № 2. - С. 2-3.

42.Шафроков О.Д. Динамика агрохимических показателей пахотных угодий Нижегородской области // Плодородие. 2005. - № 2. - С. 2-3.

43.Титова В. И., Шафронов О. Д.. Варламова Л.Д. Фосфор в земледелии Нижегородской области. - Н. Новгород: Изд-во Волго-Вятской академии госслужбы, 2005.-219 с.

Лицензия на издательскую деятельность ЛР№ 040284 Подписано в печать 21.10.2005 г. Печать офсетная, Усл.печ.л,2,0 Тираж 150эю. Заказ № 340

Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия 603107, г. Нижний Новгород, проспект Гагарина, 97

Типография НГСХА