Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Оптимизация агроэкологического состояния дерново-подзолистых почв Тверской области на основе регионального мониторинга
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)
Автореферат диссертации по теме "Оптимизация агроэкологического состояния дерново-подзолистых почв Тверской области на основе регионального мониторинга"
005001489
На правах рукописи
ФИРСОВ Сергей Александрович
ОПТИМИЗАЦИЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ НА ОСНОВЕ РЕГИОНАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА
Специальность 03.02.08. - экология
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
1 О НОЯ 2011
Москва 2011 год
005001489
Работа выполнена в ГНУ Всероссийском научно-исследовательском институте агрохимии Российской академии сельскохозяйственных наук и ФГУ Центре агрохимической службы «Тверской»
Научный консультант академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных
наук, профессор Сычев Виктор Гаврилович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Мазиров Михаил Арнольдович
доктор биологических наук Гомонова Нина Федоровна
доктор биологических наук Гармаш Нина Юрьевна
Ведущая организация: ФГОУ ВПО Санкт-Петербургский Государственный аграрный университет (СПбГАУ)
Защита диссертации состоится 7 декабря 2011 г. в 1430 час. на заседании диссертационного совета Д. 220.043.03. при РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49.
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной Научной библиотеке РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49.
Объявление о защите и автореферат размещены на сайте университета -www.timacad.ru
Отзывы на автореферат (в 2-х экземплярах заверенных печатью), просим
направлять по адресу: 127550 г. Москва, ул. Тимирязевская, 49; тел. факс: 8
(499) 976-24-92 ^ ,
^ !
Автореферат разослан » 2011 года
Ученый секретарь Диссертационного совета
О.В. Селицкая
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Устойчивое и экологически безопасное развитие земледелия на дерново-подзолистых почвах, характеризующихся низким естественным плодородием, избыточной кислотностью и слабой гумусированностью, предполагает необходимость постоянного контроля и разработки приемов их окультуривания. Ключевое значение в этом отношении имеет сбалансированное применение удобрений и химических мелиорантов, базирующееся на знании всего комплекса почвенных, агрохимических, экологических и агротехнических факторов, определяющих уровень корневого питания растений и интенсивность круговорота веществ в агроэкосистемах (Минеев, 2000; Сычев, 2003; Шильников и др., 2008).
Оптимизируя условия корневого питания растений, физико-химические и биологические свойства почвы посредством химизации производства, возможно интенсифицировать продукционный процесс в агроэкоценозах, и оказывать благотворное влияние на осуществление ряда важных экологических функций, в том числе лучшей адаптации к неблагоприятному воздействию климатических факторов. Растения, обеспеченные элементами минерального питания, более устойчивы к токсичному воздействию загрязняющих веществ- тяжелых металлов и радионуклидов, являющихся неизбежным следствием техногенеза.
В связи с этим повышается роль мониторинговых исследований, позволяющих получить объективную информацию, отражающую эколого-агрохимическое состояние в системе почва-растение-удобрение. Знание оптимальных параметров плодородия и экологической безопасности почв при их длительном сельскохозяйственном использовании имеет большое значение при разработке мероприятий по устранению последствий негативных процессов. Результаты этих исследований положены в основу данной работы.
Цель работы состоит в изучении взаимодействия агрогенных и природных факторов, определяющих плодородие дерново-подзолистых почв в условиях Нечерноземной зоны, и оценка значимости основных эколого-агрохимических параметров плодородия для развития устойчивого земледелия. В задачи исследований входило изучение следующих вопросов:
- обобщить результаты мониторинга дерново-подзолистых почв по содержанию гумуса, подвижного фосфора и обменного калия, кислотности среды за период 1966-2010 гг. и сформировать банк данных, характеризующий закономерности динамики изменения плодородия почв;
- оценить влияние средств химизации на изменение баланса питательных веществ в земледелии и урожайность основных сельскохозяйственных культур в полевых опытах и производственных условиях;
- установить влияние различных способов и доз гуминового препарата «Плодородие» на рост, развитие и формирование урожая сельскохозяйственных культур и качество их продукции;
- разработать технологические приемы по экологически безопасному применению отхода промышленности - конверсионного мела (КМ) в качестве химического мелиоранта;
- изучить динамику содержания и транслокацию тяжелых металлов в системе почва-растение путем сплошного агрохимического обследования сельскохозяйственных угодий и на реперных участках агроэкологического мониторинга;
- установить количественные параметры загрязнения дерново-подзолистых почв тяжелыми металлами и долгоживущими и техногенными радионуклидами 908г и 137Сб в результате антропогенной нагрузки и работы Калининской АЭС;
Научная новизна. Впервые на основе длительного мониторинга дерново-подзолистых почв (более 45 лет), установлены основные закономерности изменения кислотности почв, содержания гумуса и подвижных форм макро- и микроэлементов и дана комплексная оценка значимости этих параметров плодородия для развития устойчивого земледелия в климатических условиях Северо-запада России в зависимости от интенсивности антропогенного вмешательства. Выявлены количественные параметры физико-химических и биологических свойств почв, обеспечивающих формирование высокопродуктивных агроэкоценозов, обладающих повышенной адаптацией к воздействию неблагоприятных климатических факторов и устойчивостью к токсичности тяжелых металлов и радионуклидов. Исследована динамика баланса питательных веществ почв и дан прогноз продуктивности пашни с учетом современного состояния плодородия почв.
Для создания благоприятной экологической обстановки и снижения норм внесения минеральных удобрений впервые в условиях Тверской области исследовано влияние нового гуминого удобрения «Плодородие» на формирование продуктивности и качества продукции различных сельскохозяйственных культур.
Экспериментально обоснована высокая эффективность и отсутствие отрицательного действия на качество урожая, свойства почв и химический состав ин-фильтрационных и талых вод конверсионного мела, применяемого в качестве химического мелиоранта. Обоснована целесообразность и экологическая безопасность зимнего известкования почв конверсионным мелом.
Выявлены масштабы и степень загрязнения почв тяжелыми металлами и радионуклидами, закономерности их накопления различными сельскохозяйственными культурами в зависимости от кислотности дерново-подзолистых почв, содержания гумуса и обеспеченности элементами минерального питания.
Практическая ценность. Результаты исследований были использованы при разработке Государственных региональных программ «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения Тверской области» на 2002-2005 и 2006-2010 годы, при подготовке ежегодных докладов комитета охраны окружающей среды и природных ресурсов Тверской области за период 1994-2009 годы и при изучении курса «Основы земледелия» и «Агроэкология» в Тверской Государственной сельскохозяйственной академии.
Составленные областная и районные картограммы показателей плодородия почв вместе с картограммами хозяйств являются основой планирования работ по химизации, агроэкологически рационального применения удобрений в системе область- район-хозяйство-поле, что способствует повышению эффективности и интенсификации сельскохозяйственного производства. Созданная база данных состояния плодородия почв Тверской области с использованием ГИС-технологий в перспективе должна стать основополагающей в решении вопросов экологически сбалансированного сельскохозяйственного производства.
Исследования эффективности удобрения «Плодородие» позволяют расширить представление о влиянии гуматов на формирование продуктивности сельскохозяйственных культур и дать рекомендации по приемам его применения с целью повышения урожая и качества продукции, соблюдения экологической безопасности окружающей среды. Согласно разработанным автором рекомендациям, гуминовый препарат внедрен в производственные условия, применен на площади 11450 га.
Расширен ассортимент известковых удобрений за счет высокоэффективной формы, позволяющей снизить затраты на известкование. Разработка экологически безопасных приемов применения конверсионного мела выполнена по заданию Россельхозакадемии № 02.03.02.03 «Разработать технологический регламент по экологически безопасному применению конверсионного мела в качестве известкового удобрения». Разработка внедрена в производственных условиях Новгородской, Тверской и Смоленской областях на общей площади 141921 га с высоким экономическим эффектом. Разработаны «Методические указания по экологически безопасному применению конверсионного мела в качестве известкового удобрения», М:ВНИИА, 2008, 17 с. Кроме того, утилизация известь содержащих отходов промышленности является решением важной природоохранной проблемы по предупреждению их неблагоприятного воздействия на окружающую среду.
Разработана программа радиологического мониторинга в зоне работы Калининской АЭС, на основе которой проводится ежегодный контроль состояния почвенного покрова и качества сельскохозяйственной продукции.
Защищаемые положения.:
-Сбалансированное применение удобрений является непременным условием развития высокопродуктивного и устойчивого земледелия на дерново-подзсшистых почвах с низким плодородием и повышенной антропогенной нагрузкой.
-Осуществление для условий Северо-запада России основных экологических функций почв сельскохозяйственных угодий (обеспечение благоприятной среды для адаптации культурных растений к негативным климатическим факторам, повышение их устойчивости к токсичному воздействию тяжелых металлов и радионуклидов) достигается при размещении посевов на почвах, обеспеченных гумусом, макро-и микроэлементами, имеющих оптимальные физико-химические свойства.
-Высокоэффективное и низкозатратное применение гуминовых удобрений, позволяет снизить антропогенную нагрузку и обеспечивает существенное повышение продуктивности агроэкоценоза;
-Высокоэффективная и экологически безопасная форма известковых удобрений (конверсионный мел), обеспечивает значительное снижение затрат на известкование.
-Эколого-токсикологическая оценка почв сельскохозяйственного назначения в целом по области и в зоне работы Калининской атомной электростанции по содержанию тяжелых металлов и радионуклидов не выявила угрозы здоровью населения.
Апробация работы. Всероссийская конференция «Радиоэкологические, медицинские и социально-экономические последствия аварии на ЧАЭО (М, 1995 г.); научно-практические конференции: «Эколош-агрохимическая оценка состояния калийного режима почв и эффективность калийньсх удобрений» (М., ЦИНАО, 2001 г.); «Эффективность удобрений в сельском хозяйстве и пути увеличения объёмов их примене-
ния» г. Москва, 2006 г.; «Картофелеводство XXI века: проблемы и решения», Са-мохваловичи, 2007 г.; «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» г. Москва, 2008 г.; V съезд Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева, г. Ростов-на-Дону, 2008; VI Международной научной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК», БрянскГСХА, 2009; Совершенствование системы регистрационных испытаний агрохимикатов», Москва, 2009; Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России», Москва, 2009 г
Публикации. По теме диссертации опубликовано 64 работы, в том числе 15 научных статей в журналах, рекомендованных ВАК и 3 монографии.
Струюура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и приложений. Работа изложена на 306 страницах основного компьютерного текста, включает 127 таблиц, из них 15 приложений и 32 рисунка. Список используемой литературы включает 398 наименований, в том числе 38 иностранных авторов.
ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Тверская область входит в состав Центрального региона и расположена на северо-западе Нечерноземной зоны европейской части России, в южно-таежной подзоне, среднерусской провинции. Физико-географическое положение области определяет особенности ее природно-климатических условий.
Климат умеренно континентальный, формируется в основном под воздействием воздушных атлантических масс. Часто наблюдается вторжение арктического холодного воздуха, вызывающего заморозки весной и в начале лета.
Осадки связаны с циклонами в основном из Атлантики, реже Арктики и Средиземноморья. В летний период к циклонным осадкам могут прибавиться конвективные, образующиеся в результате быстрого подъема нагретого воздуха и конденсации водяных паров. В холодный период года преобладает юго-западный ветер, в теплый - западный с частым повторением северо-западного и северного направления. Средняя годовая сумма осадков составляет 600-700 мм с колебаниями в отдельные годы от 350 мм до 900 мм. За период вегетации выпадает в среднем 250-325 мм осадков с отклонениями по годам от 125 мм до 535 мм.
Сумма среднесуточных температур за период вегетации растений колеблется от 1700 град, на севере области до 1950 град, на юго-западе. В теплые годы показатель может достигать 2050-2350 град., а в холодные - 900-1200 град. Гидротермический коэффициент изменяется от 1,5 до 1,8, что свидетельствует о достаточном и избыточном увлажнении.
Почвы области сформировались на различных почвообразующих породах, происхождение которых связано с деятельностью ледников, а также рек. Наибольшее распространение получили дерново-подзолистые почвы. Местами встречаются участки дерново-глеевых, подзолисто-болотных, болотных, дерново-карбонатных и других почв. По механическому составу преобладают суглинистые почвы, в основном легкосуглинистые (более 50 %).
МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Основной метод, используемый для получения информации и ее анализа -
мониторинговые наблюдения за состоянием сельскохозяйственных земель, расположенных на обследуемой территории. Локальный почвенно-экологический мониторинг проводился на 21 реперных участках, заложенных в административных районах. Для решения отдельных задач были использованы экспериментальные данные нескольких полевых и производственных опытов, выполненных Тверским агрохимцентром под непосредственным руководством автора работы.
Опыт по изучению эффективности гуминового удобрения «Плодородие» проводили в условиях полевого и производственного опытов в 2000-2007 годы. Полевой опыт был заложен на 3-х полях, вводимых последовательно. Применение гуминового препарата производили обработкой перед посевом семян и во время вегетации растений. Исследования проводили в севообороте: ячмень, картофель, многолетние травы, лен. Использовали семена: многолетние травы -смесь клевера с тимофеевкой, ячмень сорта «Гонор», картофель «Резерв» среднеспелый, лен сорта С-108 четвертой репродукции. Повторность в опытах 4- кратная. Делянки с учетной площадью 132 м2 (6 х 22 м). Почвы дерново-подзолистые супесчаные: содержание гумуса - 1,6-1,8%, рН^ - 5,5-5,7, содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) - 186-193 мг Р2О5 на кг почвы, обменного калия 149-163 мг К20 на кг почвы, содержание обменного кальция и магния составляет соответственно 5,5 и 1,4 мг-экв/100 г почвы.
Производственные опыты проводили: на дерново-подзолистой супесчаной почве с яровым ячменем в к-зе «Мир» Калининского р-на, со льном - в колхозе им. Куйбышева Краснохолмского р-на, с картофелем в учхозе «Сахарово» Калининского р-на и «Красный льновод» Бежецкого р-на; на дерново-подзолистой легкосуглннистой почве со льном в к-зе «Новая жизнь» Бежецкого р-на, с картофелем различных сортов в к-зе «Красная звезда» Кашинского р-на.
Опыт по агроэкологической оценке влияния конверсионного мела (КМ), используемого в качестве химического мелиоранта. КМ характеризуется нейтрализующей способностью 90-95% в пересчете на СаС03, содержанием азота 0,3-1,5% и фосфора 0,6-0,9%. Потенциальная опасность от применения КМ обусловлена наличием до 2,0% стабильного 8г, 0,3% фтора, обусловленных их присутствием в исходном сырье - апатитовом концентрате
Схема микрополевого опыта включала три варианта: 1. №К - фон; 2. фон + известняковая мука по 1 г.к.; 3. фон + КМ по 1 г.к.. Повторность опыта 4-х кратная Исследования проводились на двух типах почв: дерново -подзолистой супесчаной и тяжелосуглинистой, в сосудах без дна, площадь поверхности 50 х 50 =0,25 м2. Тяжелосуглинистая почва: рНы- 4,2, Нг- 6,5 мг-экв на 100 г почвы, степень насыщенности основаниями - менее 50%. Супесчаная почва имела слабокислую реакцию и отличалась высокой насыщенностью поглощающего комплекса кальцием и магнием. В качестве объектов исследований были выбраны : ячмень и клевер - на супесчаной, ячмень, клевер, картофель, свекла - на тяжелосуглинистой почве. Дозы удобрений : под ячмень -N120Р50К100, клевер - Р50К120, картофель - МпоРбоК^о, свекла- М150Р5оК2оо.
Полевой опыт заложен на 2-х полях на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой слабоокультуренной почве: рН^ь -4,6, Нг -4,46 мг-экв/100 г почвы; Р205 в 0,2 и НС1 - 3,06 мг/100 г почвы, гумус по Тюрину - 1,7%. Объектами исследований были озимая пшеница, картофель, ячмень с подсевом клевера и клевер. По-
вторность опыта 4-х кратная. Размер делянки 3 м х 12 м = 36 м2. Схема опьгга включала 4-х варианта: 1.Фон -NPK; 2.Фон +известняковая мука; З.Фон + КМ; 4.Фон + известняковая мука Vi +КМ Vi. Дозы удобрений: NeoPsoKi 20 и под клевер - P5()Kl80-
Для экологической оценки возможности миграции Sr из корнеобитаемого слоя по почвенному профилю был проведен лизиметрический опыт на двух типах почв: дерново-подзолистой супесчаной (pHkci.4,2, Нг - 4,3 мг-экв/100 г почвы; P2Os в 0,2 н HCl - 2,2 мг/100 г почвы, гумус по Тюрину - 1,7%) и суглинистой (pHkd. 4,5, Нг - 3,79 мг-экв/100 г почвы; Р205 в 0,2 н HCl -13,1 мг/100 г почвы, гумус по Тюрину - 2,1%). Размер насыпных лизиметров 50 х 50 = 0,25 м2, глубина 50 см. Схема опыта состояла из 4-х вариантов: Контроль (без удобрений); Известняковая мука по 2,0 г.к.; Известь 1,0 г.к. + КМ 1,0 г.к. + NPK; Известь 2,0 г.к. + NPK;
Опыт по изучению агроэкологической эффективности зимнего известкования конверсионным мелом. Для определения потерь СаС03 и опасности загрязнения талых вод стронцием при зимнем известковании, внесение мелиорантов проводилось в разные слои снега 5 раз через декаду. Первое внесение производилось при глубине снежного покрова 25 см, последнее - при глубине снега 40 см. В момент начала поверхностного стока производили сбор талых вод. Опыт заложен в 4-х кратной повторности на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве: pHkci 5.0-5,2, Нг -1.7-1,9 мг-экв, Р205 - 48 мг/кг почвы, гумус (по Тюрину) - 2,5 % на опытном поле АО «Медновское» Калининского района. Известковые материалы внесены зимой под многолетние травы, на которых и велись все наблюдения в течение последующих трех лет. Уклон участка не превышал 3°, скорость ветра ~ 3-3,5 м/сек. Схема опыта включала три варианта: контроль (без удобрений); известняковая мука -3,5 т/га (в пересчете на СаС03); конверсионный мел -3,5 т/га (в пересчете на СаСОз).
Опыт по агроэкологической оценке повторного внесения КМ в почву был заложен в полевых условиях в совхозе «Селихово» Торжокского района на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве: рНы- 5,2; Нг- 2,4 мг-экв/100г; Р205 -125 мг/кг; К20 - 128 мг/кг; гумус 2,7%. Первичное известкование мелом почвы (pHkd - 4.2) произведено дозой 9,3 т/га СаС03, повторное спустя 6 лет дозой 4,3 т/га СаС03 (по полной г.к.). В качестве объектов исследования использовали многолетние травы, ячмень, кукурузу на силос.
В исследованиях анализы почвенных проб выполнены в соответствии с принятыми руководствами, ГОСТами и ОСТами. Степень достоверности выявленных закономерностей оценивали с помощью дисперсионного и корреляционного анализа, методов вариационной статистики (Рокицкий П.Ф., 1987).
Радиологический мониторинг. Мониторинг проводится с 1978 года на 56 контрольных участках и с 1987 года на 33 контрольных участка в 50-ти километровой зоне КАЭС. Для ведения мониторинга за радиоактивным загрязнением почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства в регионе выделено три зоны: санитарно-защитная, радиусом 3-5 км; зона наблюдения, радиусом 5-35 км; зона контроля, радиусом 35-50 км.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Планирование стратегических направлений повышения плодородия почв должно базироваться, прежде всего, на результатах агроэкологического мониторинга. Для этих целей создана информационная база данных, обобщающая результаты ежегодного обследования почв земель сельскохозяйственного назначения. Схематично организацию мониторинга и реализацию его результатов можно представить следующим образом (рис. 1). Агроэкологический мониторинг обеспечивает высокую степень детальности не только по набору контролируемых показателей, но и во времени. Мониторинг охватывает и последний 10-летний период, который последовал за резким спадом сельскохозяйственного производства и, в который следует ожидать отклика системы на недостаточное вложение энергии.
Рис.1. Схема организации мониторинга и реализации его результатов
Динамика изменения кислотности дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава
Для анализа результатов мониторинга кислотности произвели разделение комплекса анализируемых почв на 2 группы с выделением в одну - песчаных и супесчаных почв, в другую - всех разновидностей суглинистых почв. Выявлено, что при проведении 1ого цикла обследования почвы характеризовались как сильно- и среднекислые. Известкование почв позитивно сказалось на снижении площадей кислых почв, в первую очередь за счет сильнокислых на 7,4%, доля почв с реакцией близкой к нейтральной увеличилась на 2,4%. Средневзвешенный показатель рН не превышал 4,9, площади пашни имеющей сильнокислую реакцию составляли 32,6%, среднекислую-39,2%, слабокислую-14,8%, 7,1% имели близкую к нейтральной и 6,3% нейтральную реакцию среды (табл. 1).
Ежегодный объём известкования в начальный период химизации составлял 175,3192,8 тыс.га. В дальнейшем была достигнута определенная цикличность, от половинных доз мелиорантов перешли к внесению полных.. Наибольший объем работ был
выполнен в период 1986-1990 г.-234,3 тыс. га ежегодно, при внесении в среднем 5,6 т/га мелиорантов. С 1991 года темпы известкования резко снизились, и, начиная с 1995 г., мелиоративные работы носили эпизодический характер. За последние 10 лет объемы известкования почв уменьшились в 50 раз, а начиная с 2007 года, это мероприятие в земледелии области не проводится.
Таблица 1.
Динамика уровня кислотности дерново-подзолистых почв _Тверской области (1966 - 2009 г.)__
Год Группировка почв п кислотности о степени % Итого кислых почв, % Средневзв. значение рН
<4,5 4,6 - 5,0 5,1-5,5 5,6-6,0 >6,0
1966-73 32,6 39,2 14,8 7,1 6,3 86,6 4,9
1983 14,8 33,0 23,8 16,5 11,9 71,6 5,3
1988 7,9 21,5 27,9 26,5 16,2 61,8 5,45
1993 7,4 17,1 27,7 27,6 20,2 52,2 5,5
1996 6,3 14,2 25,0 30,0 24,5 45,5 5,7
1999 6,1 13,2 24,3 31,0 25,4 43,6 5,6
2000 5,9 13,1 24,9 31,5 24,6 43,9 5,6
2002 5,3 13,7 26,5 31,6 22,9 45,5 5,6
2004 4,9 15,0 28,8 30,7 20,7 48,7 5,57
2006 5,0 16,0 30,2 29,2 19,6 51,2 5,55
2008 6,2 18,0 32,0 26,3 17,5 56,2 5,49
2009 6,2 18,8 32,8 25,7 16,5 57,8 5,47
В период 1ого цикла агрохимического обследования, при средневзвешенном показателе по группе 4,7, легко- и среднесуглинистые почвы в некоторых районах имели рН 5,0-5,3. В группе песчаных и супесчаных почв рН достигал значения 4,9. Обобщенная характеристика динамики рН1х1 представлена в табл. 2.
Таблица 2.
Динамика средневзвешенного показателя уровня рН среды в зависимости от гранулометрического состава дерново-подзолистых почв
Показатели Туры агрохимического обследования
1 2 3 4 5 6 7 8
Песчаные и супесчаные
средневз. рН 4,9 5,0 5,3 5,4 5,6 5,6 5,6 5,5
Нш 4,7-5,0 4,8-5,3 5,0-5,7 5,0-5,8 5,1-6,0 5,4-6,0 5,4-6,0 5,1-5,8
М+ш 4,8±0, 5,(Ж),2 5,3±0,3 5,3±0,3 5,3±0,3 5,6±0,3 5,5±0,2 5,3±0,3
4,2 4,0 5,5 5,5 5,4 5,4 3,6 5,4
Легко- и среднесуглинистые
средневз. рН 4,7 5,0 5,3 5,4 п 5,5 5,7 5,7 5,5
Нш 4,6-5,3 4,7-5,3 4,8-5,6 5,0-5,9 5,0-6,0 5,1-6,1 5,1-6,0 5,0-5,9
М+щ 4,4+0,3 4,6+0,3 4,8-Ю,5 5,2±0,2 5,2±0,3 5,5±0,3 5,4±0,3 5,3±0,2
У,% 6,4 6,0 9,4 3,7 5,5 5,3 5,3 3,6
Интенсивный темп известкования обусловил близкий по значению сдвиг кислотности почв независимо от гранулометрического состава. В среднем рассмат-
риваемые группы почв перешли в разряд слабокислых по большинству районов уже к 4-му циклу обследования. Начиная с 5-го цикла значение рН^было стабильным. Применяемые дозы мелиорантов обеспечили ежегодный сдвиг рН^ на 0,05-0,04 единиц, и способствовали за 20-ти летний период стабилизации параметра к близко нейтральному интервалу.
Для анализа изменений в различных по гранулометрическому составу почвах выбрали в каждой группе разновидности почв по 4-е хозяйства. Сравнительная оценка динамики средневзвешенного показателя показала, что изменения в супесчаных и песчаных почвах были более интенсивными, чем в те же периоды на почвах легко-и среднесуглинистых (табл.3). Снижение кислотности на почвах легкого грансостава происходило по 0,035 ед. рН в год, а в легко-и среднесуглинистых по 0,02 ед. Данные изменения кислотности позволили разработать нормативы расхода мелиорантов для основных разновидностей почв (табл. 4).
Таблица 3.
Динамика изменения средневзвешенного показателя кислотности дерново-
подзолистых почв в зависимости от гранулометрического состава
Туры аг рохимического обследования
I 1 п | ш ГУ | У | У1 | УН | УШ
Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы
Весьегонский района, колхоз «Новая жизнь»
4,8 1 4,8 | 5,2 5,4 | 5,8 | 5,8 | 5,7 | 6,1
Весьегонский район, колхоз Трудовик
4,6 1 4,9 | 5,0 5,2 | 6,0 | 5,7 | 5,6 | 5,6
Вышневолоцкий район, п/ф «Юбилейная»
5,6 1 5,7 | 6,1 6,0 | 5,9 | 5,5 | 6,1 | 6,0
Вышневолоцкий район колхоз «Сила стали»
4,8 1 5,0 | 5,4 5,8 | 5,6 | 5,7 | 5,9 | 5,4
Дерново-подзолистые легко- и среднесуглинистые почвы
Краснохолмского района колхоза «Крюковский»
4,8 1 4,8 | 5,0 5,1 1 5,3 | 5,4 | 5,2 | 5,1
Краснохолмского района колхоза им. Куйбышева
5,8 1 5,9 | 6,0 6,0 | 6,2 | 6,3 | 6,2 | 6,3
Торжокского района, «ОПХа им. Ленина»
5,1 Г 5,1 Г 5,5 5,8 | 5,9 | 5,7 | 5,5 | 5,4
Торжокского района колхоза «Мир»
5,0 1 4,9 | 5,0 5,6 | 5,8 | 5,9 | 5,6 | 5,3
Площади почв, характеризующиеся избыточной кислотностью за 2000-2009 г. увеличились с 19,0% до 25,0%. Соответственно уменьшились площади со слабокислыми почвами с 24,9% до 32,8%, доля близких к нейтральным и нейтральные - с 56,1% снизилась до 42,2%. Такая тревожная динамика указывает на го, что в зоне с промывным режимом известкование является основным природоохранным мероприятием, обеспечивающим воспроизводство плодородия почв и препятствующим прогрессирующим негативным процессам, в том числе деградации почв. Среднеобластной показатель кислотности снизился на 0,13 ед. и составляет 5,47 ед. рНм-
Таблица 4. - Нормативы расхода известковых материалов (СаС03) для сдвига
рНсол на 0,1 при известковании дерново-подзолистых почв
Исходный интервал рН Расход СаСОз (т/га) для сдвига рНсол. на 0,1
легко- и среднесуглинистые почвы песчаные и супесчаные почвы
Менее 4,5 0,47 0,79
4,6-5,0 0,51 0,90
5,1-5,5 0,55 0,88
По результатам последнего тура обследования (на 01.01.2009 г.) площадь кислых почв, нуждающихся в известковании, составляет 532560 га, что составляет более 30% площади сельскохозяйственных угодий (рис.2).
1 тур (рН)1964-73 г.г. 7 тур (рН) 1996-2009 г.г.
63,4 тысга сильно
100,6 тысга нейтр
11314 тысга бл к нейтр
518,1 тысга сильно кислые
236,1 тысга слабо кислые
62311 тысга средне кислые
257,7 тысга нейтр
371,1 тысга бл.к нейтр
327,3 тысга слабо кислые
173,6 тысга средне кислые
Рис. 2. Мониторинг кислотности дерново-подзолистых почв
Наибольшее распространение кислые почвы получили в Вельском (78,8%), Жарковском (76,0%), Западнодвинском (79,2%), Оленинском (83,3%), Ржевском (82,8%) районах, средневзвешенное значение рН в которых находится на уровне 5,0-5,2 ед, тогда как в Бежецком, Весьегонском, Вышневолоцком, Кимрском, Конаковском, Лихославльском, Сандовском, Сонковском районах эта величина соответствует 5,8-5,9 ед. рН.
Периодическое известкование является определяющим условием не только повышения их плодородия почв, но и обеспечения экологической безопасности.
Динамика изменения содержания органического вещества дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава
Для Тверской области оптимум содержания гумуса по отдельным разновидностям почв составляет: для песчаных 1,5-1,7%; супесчаных 1,8-2,0%; легкосуглинистых 2,1-2,3% и для средне суглинистых свыше 2,5%. Мониторинг почв области выявил, что средневзвешенное содержание органического вещества в почвах, несмотря на резко различающиеся объемы применения органических веществ, не был подвержен резким колебаниям. За период более чем 45 лет значение показателя не снизилось в целом по области ниже 1,9 %.
Площади песчаных и супесчаных почв с очень низким содержанием гумуса в
большинстве районов в годы интенсивной химизации сократились в среднем на 20%, а с повышенным - увеличились на 9%. Последний тур обследования выявил, что в среднем по этой группе, площади почв с очень низким содержанием органического вещества занимают 16,3%, с повышенным и высоким (2,6-3,0 и 3,1-4,0%) в сумме 22,8%, наибольшую площадь занимают почвы с низким (1,6-2,0%) и средним содержанием (2,1-2,5%), соответственно 37,3 и 23,6%. Мониторинг легко-и среднесугли-нистых почв выявил аналогичные закономерности.
Исследование динамики гумусового состояния почв за период 1997-2009 гг. не выявило значительных изменений, однако проявляется тенденция к сокращению площадей с высоким содержанием гумуса, вследствие этого с повышенным увеличилась в среднем на 8-7%. Средневзвешенное содержание гумуса в почвах оценивается на уровне 2,1%, что соответствует группе среднеобеспеченных. В отдельных районах показатель находится на низком уровне. Так, в Весьегонском, Зубцовском, Кесовогорском, Молоковском, Оленинском, Ржевском, Сандовском, Спировском, Старицком, Торжокском районах средневзвешенное содержание органического вещества не превышает 1,6-1,9% и соответствует низкому уровню обеспеченности.
Динамика фосфатного режима дерново-подзолистых почв
Изменение содержания подвижного фосфора в почве находится в тесной зависимости от интенсивности химизации. В период её начала (1964-1970 г.) мероприятий по фосфоритованию в области не проводилось. Работы начались в 1971 году и до 1993 года ежегодно проводились на площади 52,5-73,6 тыс.га. Результаты мониторинга показывают (рис. 3), в 1-ом туре обследования почвы с очень низким содержанием фосфора, были распространены на 15,8% площади пашни, а со средним и повышенным соответственно на 30,3 и 9,3%, и лишь 9,2% занимали почвы с высоким содержанием. Систематическое внесение фосфорных удобрений обусловило сокращение площади пашни с содержанием фосфора до 50 мг/кг Р205 в 5 раз, а площади почв с уровнем фосфора более 150 мг/кг Р205увеличились в 3,5 раза.
Изменение площадей почв в зависимости от обеспеченности подвижным фосфором
sc25 ш 26-50 п 51-100 13101-150 в>150
Рис. 3. Динамика изменения площадей дерново-подзолистых почв в зависимости от обеспеченности подвижным фосфором по турам обследования
В дальнейшем ежегодные объемы фосфоритования резко снизились и не превышали 13 тыс. га. К 1996 году (5-ый столбик на рис. 3) почвы с очень низким содержанием
фосфора занимали 1,3% пощади пашни, а со средним и повышенным соответственно 25,3 и 23,0%, в разряд с высоким и очень высоким содержанием макроэлемента перешли 42,5% площади почв. Внесение удобрений в период 1-4 туров обследования обеспечили относительную стабилизацию фосфатного режима, площади почв в сумме с высокой и очень высокой обеспеченностью возросло - с 42,9% до 48% (табл.5).
Таблица 5.
Динамика изменения распределения площадей почв по обеспеченности подвижным фосфором, (% от общей обследованной площади)
Год Градации содержания подвижного фосфора в почве, мг/кг Р2О5
<25 26-50 51-100 101-150 >151
1997 1,4 7,3 25,2 23,4 42,7
1998 1,6 7,5 25,3 23,6 42,0
1999 1,9 7,9 25,8 23,3 41,1
2000 1,9 8,1 25,6 23,0 41,4
2001 1,8 8,2 25,9 23,0 41,1
2002 1,6 7,9 25,3 22,7 42,5
2003 1,5 7,5 24,4 22,6 44,0
2004 1,2 6,8 24,0 22,7 45,3
2005 1,0 6,2 23,1 22,3 47,4
2007 1,2 6,6 23,8 21,5 46,9
2008 1,3 6,7 23,6 20,9 47,5
2009 1,3 6,8 23,4 20,5 48,0
В период 1971-1993 г. увеличились объемы внесения минеральных удобрений: с 74 кг в до 156 кг/га д.в. Возможно, это было также одной из причин создания благоприятного фосфатного режима.почв. В настоящее время одним из факторов возрастания площадей почв VI группы по обеспеченности подвижным фосфором, может служить отчуждение из сельскохозяйственного использования части земель, как правило, с низким уровнем плодородия.
Результаты мониторинга на 01.01.2009 г. свидетельствуют о том, что (тыс.га): почвы с очень низким содержанием подвижного фосфора занимают 13,5 (1,3%), низким -73,5 (6,8%), средним -251,4 (23,4%), повышенным -221,2 (20,5%), высоким -311,7 (28,9%), очень высоким -205,5 (19,1%) (табл. 5).
Эффективность последействия фосфоритной муки зависит от исходного уровня обеспеченности почв фосфором, который в разрезе районов имел значительное различие. Так, в Весьегонском, Вышневолоцком, Калининском, Конаковском, Лихославльском, Осташковском, Сандовском, Торжокском, Торопецком районах средневзвешенный показатель 176-197 мг/кг, тогда как в Вельском, Зуб-цовском, Оленинском, Ржевском районах этот показатель значительно ниже среднеобластного и составляет 91-104 мг/кг. Данные показывают, что содержание фосфора в песчаных и супесчаных почвах изменялось от 41 до 189 мг/кг. На суглинистых разновидностях почв- в пределах 43-215 мг/кг, относительная стабилизация уровня фосфатного режима отмечается на тур позже.
Сравнительная оценка динамики средневзвешенного показателя показывает, что изменения в подзоне супесчаных и песчаных почв были более интенсивными,
чем в те же периоды на почвах легко - н среднесуглинистых. Так в Весьегонском районе в колхозе «Новая жизнь» в супесчаных и песчаных почвах при средневзвешенном показателе фосфора 189 мг/кг, отмечаются колебания от 67 до 271 мг/кг, обусловливая вариабельность параметра 51%. В этом же районе в колхозе «Трудовик» колебания содержания фосфора отмечены от 113 до 262 мг/кг, обусловливая средневзвешенное значение параметра 165 мг/кг при вариабельности 38%. Аналогичная закономерность прослеживается и в колхозе «Сила стали» и п/ф «Юбилейная» Вышневолоцкого района.
Результаты мониторинга легко -и среднесуглинистых дерново-подзолистых почв в колхозах «Крюковский» и «им. Куйбышева» Краснохолмского района показывают, что средневзвешенное содержание фосфора существенно варьирует и составляет соответственно 93 и 205 мг/кг почвы. При этом вариабельность параметра в колхозе «Крюковский» составляет 49%, а колхозе «им. Куйбышева»-29%. В колхозах «ОГГХа им. Ленина» и «Мир» Торжокского района средневзвешенный показатель находится на уровне 245 и 224 мг/кг соответственно, вариабельность параметра составляет 31 и 37% соответственно.
В целом по области коэффициент вариации по группам дерново-подзолистых почв изменялся для песчаных и супесчаных от 36% (1-ый тур) до 24% (7-ой тур), для суглинистых - от 44% до 30% (таблица 6).
Таблица 6.
Динамика содержания подвижных соединений фосфора в дерново-подзолистых почвах в зависимости от гранулометрического состава, мг/кг
Показатели Туры агрохимического обследования
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Песчаные и супесчаные
Нш 41-128 56-125 65-137 80-171 88-183 93-173 91-179 109-196 109-189
М+ш 70±25 90±35 100±35 125±45 135±47 133±40 135±32 150±45 140±42
V, % 29 38 35 36 35 30 24 30 30
Легко- и средиесуглинистые
Нт 43-111 58-111 53-135 79-162 79-164 96-193 91-215 95-188 95-187
М+т 77±34 84±26 98±37 120±42 121±41 145±48 152±60 141±43 141±46
У,% 44 31 37 35 34 33 39 30 32
Полученная информация дает представление о распространенности почв с разной степенью обеспеченности фосфором внутри отдельных ландшафтных единиц, что является необходимым условием при внедрении точного земледелия на основе ГИС -технологий. По результатам обследования составлены картограммы обеспеченности почв области фосфором и рекомендации ведения сельскохозяйственного производства с учетом тенденции изменения этого показателя по конкретным районам, хозяйствам, агрохимическим контурам.
Динамика изменения средневзвешенного содержания фосфора в почвах свидетельствует о том, что выявленная разница в начале химизации земледелия, сохраняется во все анализируемые периоды (рис. 4). В супесчаных почвах обеспеченность фосфором была выше и в сравнении со средневзвешенным показателем,
и по отношению к легко- и среднесуглинистым почвам.
Рис. 4. Динамика средневзвешенного содержания подвижного фосфора в почвах разного гранулометрического состава
и песчаные и супесчаные Влегко-и среднесуглинистые
О средневзвешенное содержание Р205 в целом по области
туры обследования
Об эффективности фосфорных удобрений свидетельствуют данные производственных опытов. В опыте с-за «Романовский» Калининского р-на на почвах с низким и высоким содержанием подвижного фосфора, внесение фосфорных удобрений обеспечило увеличение урожая семян льна в 2,0 и 1,5-2,0 раза льносоломы (табл. 7).
Таблица 7.
Эффективность применения удобрений на дерново-подзолистых почвах с различ-
ным содержанием подвижного фосфора
Вариант Продуктивность льна, ц/га Прибавка от
опыта льносолома льносемя Общая удобрений
Р205 в почве низкое содержание
Контроль 26,50 3,25 16,22 -
^оКм+Рбо 33,38 3,93 20,16 3,94
^оКзоРбо 34,05 3,65 19,98 3,75
^оКзо+РбО+РбО 26,04 3,35 16,19 -
Р205 в почве высокое содержание
Контроль 40,74 5,49 25,74 -
^зоКзо+Рбо 51,05 6,60 31,82 6,05
^оК30Рбо 49,02 6,92 31,50 5,74
ЫзоКзо+РбО+РбО 54,10 6,52 32,93 7,14
Аналогичные результаты получены в опытах с озимой пшеницей и картофелем в колхозе «Красная Звезда» Кашинского района (табл. 8).
Таблица 8.
Эффективность применения удобрений на дерново-подзолистых почвах с различ-
ным содержанием подвижного фосфора
Варианты Урожайность, ц/га
опыта Картофель Озимая пшеница
P2Os в почве низкое содержание
Контроль 131 32,75
Фон -N60 К«, 137 34,25
Фон + Р60 153 38,25
Фон + Р90 149 37,25
Р205 в почве высокое содержание
Контроль 186,9 46,72
Фон -N60 Keo 195,0 48,75
Фон + Р60 221,9 55,47
Фон + Рзд 206,6 51,65
Проведение опытов было направлено на выявление оптимального содержания фосфора в почвах, обеспечивающего наибольшую продуктивность агроэко-ценоза. Однако, установить количественную зависимость этих факторов не представляется возможным. Выявлено, что при содержании фосфора не ниже 100 -120 мг/кг в сочетании с уровнем кислотности не ниже рН 5,4 создаются благоприятные условия выращивания большинства сельскохозяйственных культур. В этих условиях регулирующая роль в реализации продуктивности культур принадлежит метеорологическим условиям вегетационного периода и сорту. Вместе с тем, следует отметить, что в условиях резко снизившегося уровня применения фосфорных удобрений в регионе в почву поступало ежегодно всего 2-5 кг/га Р2О5, складывается дефицитный баланс фосфора, что может привести к ухудшению не только фосфатного состояния почв, но и общей экологической ситуации.
Расчет, проведенный с учетом планируемого урожая (т/га) зерновых - 1,5, картофеля - 10,0, многолетних трав (сено)- 2,0, многолетних трав (з/к) -12,0, однолетних трав на з/к-10,0, показал, что для обеспечения продовольственной безопасности области необходимо возобновление темпов фосфоритования и внесения фосфорных удобрений в объеме 2,3 тыс. тонн д.в.
Калийный режим дерново-подзолистых почв и эффективность калийных удобрений
Динамика изменения обеспеченности почв доступным для растений калием в целом по области представлена в табл. 9 . Выявлено, что в период интенсивной химизации доля очень низко обеспеченных почв калием (до 40 мг/кг) сократилась более чем в 5 раз с 8,2% до 1,4%, низко обеспеченных (до 80 мг/кг) на 10,8%, при этом площадь средне обеспеченных почв увеличилась на 11,4%, а доля почв, имеющих повышенное и высокое содержание калия к 1995 году в сумме увеличилась до 25,6%, однако в настоящее время снизилась до 21,9%.
Таблица 9.
Распределение площадей дерново-подзолистых почв по обеспеченности обменным калием, % от обследованной площади
Годы Группировка почв по содержания обменного калия, мг/кг
<40 41-80 81-120 121-170 > 171
1964-73 8,2 47,8 28,4 10,0 5,6
1978 4,7 45,2 31,8 12,5 5,8
1983 5,2 40,8 п 33,2 15,1 5,7
1988 2,6 34,9 33,3 19,0 10,2
1993 1,6 28,3 34,1 21,1 14,9
1996 1,9 29,6 34,6 20.4 13,5
1998 2,2 35,0 34,5 18,4 9,9
2000 2,4 38,8 35,0 16,8 7,0
2002 2,5 40,6 36,3 15,3 5,3
2003 3,1 40,5 36,0 15.1 5,3
2006 2,9 40,5 36,9 14,4 5,3
2007 2,7 38,8 37,6 15,3 5,6
2008 1,6 36,7 39,4 16,3 4,8
2009 1,4 37,0 39,7 16,3 5,6
Как видно на рис. 5 последний тур обследования почв выявил, что почвы с очень низким содержанием обменного калия занимают 15,6 тыс.га, что составляет 1,4% от обследованной площади пашни, низким - 396,3 тыс.га (37,0%), средним— 427,8 тыс.га (39,7%), повышенным- 176,0 тыс.га (16,3%), высоким— 50,0 тыс.га(4,6%) и очень высоким - 11,1 тыс.га(1,0%).
451,5тыс га среднее
38,3ть(с.га высокое
15Э,9тыс.га
131,2тыс.га .низкое
1 тур (К20) 1964-73 г.г. 7 тур (К20) 1996-2006 г.г.
Рис. 5 Распределения площадей почв по обеспеченности обменным калием
Применение удобрений до 1991 г. способствовало снижению доли почв с низким содержанием калия и значительному увеличению доли почв со средним и повышенным его содержанием. В последующие годы проявилась тенденция сни-
жения показателя с 115 до 95 мг/кг, а в настоящее время его значение варьирует от 94 до 99 мг/кг и в целом соответствует группе среднеобеспеченных почв.
Анализ результатов на районном уровне показал, что средневзвешенное содержание обменного калия в период 1964-73 г. изменялось от 77 (Калязинский район) до 102 мг/кг (Лесной район) на супесчаных и песчаных почвах и от 64 (Конаковский район) до 117 мг/кг (Удомельский район) в легко- и среднесугли-нистых почвах. Коэффициент вариации содержания калия по турам обследования выше на легких почвах и колебался от 41% в 5-ом туре до 25% в 7-ом, что свидетельствует не только о почвенной пестроте, но и роли внешних факторов, воздействующих на динамику этого элемента (табл. 10).
Таблица 10.
Динамика подвижных соединений калия в почвах в зависимости от их
гранулометрического состава
Показатели Туры агрохимического обследования
1 2 3 4 5 | 6 7 8
Песчаные и супесчаные почвы
lim M+m V,% 77-102 91±13 29 77-112 96±15 32 82-116 99±17 28 79-131 104+26 37 82-151 114+36 41 78-115 95+18 32 84-112 96+15 25 75-109 94+14 31
Легко- и среднесуглинистые почвы
lim M+m V,% 64-117 86±21 27 69-123 92±28 31 63-110 92+18 32 77-130 104±25 28 96-140 119+21 22 72-126 101+25 27 72-129 98+27 37 87-117 95+17 21
В супесчаных и песчаных почвах большинства районов резких колебаний по содержанию обменного калия за все туры обследования не выявлено и в настоящее время уровень обеспеченности характеризуется как средний и повышенный. Однако в отдельные периоды проявлялись и исключения, средневзвешенное содержание обменного калия в 5 туре в Пеновском районе характеризовалось повышенным и высоким.
По содержанию обменного калия легко- и среднесуглинистые почвы характеризовались вариабельностью на уровне 20-30%. Наименее обеспечены почвы Бежецкого, Краснохолмского, Селижаровского, Спировского и Старицкого районов. Наиболее существенные изменения с 5-го тура обследования отмечены в Кувшиновском, Лихославском, Зубцовском и Удмельском районах. Значение параметра в песчаных и супесчаных почвах выше в сравнении с легко -и средне-суглинистыми, однако, эти различия по почвенным разностям незначительно отличаются от среднего значения обеспеченности калием в целом по области.
Анализируя результаты по отдельным хозяйствам, можно отметить, что к началу периода интенсивной химизации содержание калия в супесчаных и песчаных почвах в хозяйствах п/ф «Юбилейная», к-зе «Сила стали» Вышневолоцкого района и к-за «Трудовик» и к-за «Новая жизнь» Весьегонского района ниже, в сравнении с легко- и среднесуглинистыми почвами ОГЕХа им. Ленина и к-за «Мир» Торжокского района и к-зов «Крюковский» и им. «Куйбышева» Краснохолмского района.
Динамика содержания калия в легко - и среднесуглинистых почвах колхозов
«Мир» Торжокского района и «им. Куйбышева» Краснохолмского района показывает, что оно увеличилось соответственно с 81 до 114 мг/кг и с 90 до 114 мг/кг. А в колхозах ОПХа им. Ленина Торжокского района и «Крюковский» Краснохолмского района снизилось соответственно с 143 до 113 мг/кг и с 101 до 76 мг/кг. К настоящему времени большую часть пашни, за исключением колхоза Крюковский, занимают почвы средней и повышенной обеспеченности калием. Доля почв с низким содержанием калия в этих хозяйствах составляет около 23%.
Таким образом, несмотря на определенные различия, динамика калия в почвах разного гранулометрического состава имеет сходную направленность при различной количественной выраженности.
Подводя итоги анализа изменения основных параметров дерново-подзолистых почв различного гранулометрического состава, можно отметить, что, несмотря на малое вложение энергии в сельскохозяйственное производство, деградационные процессы развиваются достаточно медленно. Схожая ситуация отмечается и в масштабах страны. Наблюдаемые факты служат основанием для недооценки роли удобрений в формировании питательного режима почвы.
Продуктивность дерново-подзолистых почв
Период химизации за исследуемые 45 лет можно условно разделить на 4 периода: начало (1966-1970 г.), интенсивный период (1971-1993 г.), спад химизации (1994-1997 г.), низкий уровень химизации (1998-2009 г.). В табл. 11 сведены результаты мониторинга почв, показывающие динамику продуктивности пашни в зависимости от значений основных агрохимических параметров. Показано, что в период интенсивной химизации, охватывающий 22 года (1971-1993 г.), шло постоянное увеличение среднегодовой продуктивности, а затем, хотя и с определенными колебаниями, но в целом снижение.
В опытах с различными сортами ячменя на легкосуглинистых дерново-подзолистых почвах ОПХа им. Ленина Торжокского района и СПК «им. Куйбышева» Краснохолмского р-на и овсом колхоза «Вперед» Рамешковского района в звене севооборота была изучена эффективность различных доз полного минерального удобрения на почвах средней обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием (табл. 12-13). Окупаемость затрат зерном 1 кг удобрений была существенно выше у ячменя.
Таблица 12
Влияние различных доз минеральных удобрений на урожайность ячменя
Варианты опыта Урожайность т/га
урожай* сорт «Мос-ковский-121» Прибавка урожая урожай** сорт «Эль-гина» Прибавка урожая
т/га кг /1 кг д.в. т/га кг/1 кг д.в.
Контроль б/у 1,34* - - 1,84 - -
КйоРбоК«, 1,63 +0,29 1,6 2,03 +0,19 1,0
^оРэоКзд 1,83 +0,49 1,8 2,63 +0,79 2,9
НСР05 ц/га 0,11 0,07
*ОПХа им. Ленина Торжокский р-н; ** СПК «им. Куйбышева» Краснохолмский р-н
Изменение показателей плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в разные периоды химизации _
Показатель 19661970 19711993 19941998 19992009 2010
Кислотность почв
Средневзвешенная величина рНксь 4,9 5.5 5.65 5.58 5,47
Всего кислых почв % 86,6 52,2 42,5 47,3 61,3
Содержание подвижного фосфора
Средневзвешенная величина Р205 68 122 135 140 143
Площади с содержанием Р205 <50 мг/кг, % 51,2 10,9 9,7 8,0 8,2
Площади с содержанием Р2О5 <150 мг/кг,% 30,3 26,9 48,3 47,0 53,0
Площади с содержанием Р205 >150 мг/кг,% 18,5 62,2 42,0 45,0 47,0
Содержание обменного калия
Средневзвешенная величина К20, мг/кг 87 113 103 96 96
Площади с содержанием К20 <80 мг/кг, % 56,0 29,9 38,3 42,6 40,6
Площади с содержанием К20 <170 мг/кг,% 38,4 55,2 52,7 51,5 95,0
Площади с содержанием К20 >170 мг/кг,% 5,6 14,9 9,0 5,9 5,0
Среднегодовое применение агрохимических средств и удобрений
Известкование почв, тыс.га 172 205 15 п 1,6 0
Фосфоритование, тыс.га - 41 1,3 - 0
Внесение ЫРК, кг/га д.в. 74 156 8,1 4,8 3,7
Внесение органических удобрений, т/га 4,6 6,3 1,5 0,7 0,7
Среднегодовая продуктивность пашни
Продуктивность пашни, т/га зерн.ед. 3,4 3,8 3,2 3,3 2,9
Урожайность зерновых культур, т/га 1,12 1,24 0,99 1,05 0,85
Урожайность картофеля, т/га 9,05 10,7 8,63 9,02 8,36
Урожайность льна, т/га 0,32 0,37 0,32 0,34 0,90
Таблица 13.
Эффективность минеральных удобрений под овес (сорт «Санг») к-з «Вперед» __Рамешковский район _
Варианты опыта Урожайность т/га Прибавка к контролю
Годы исследований ц/га кг на1 кг д.в.
1 2 3 среднее
Контроль б/у 2,04 1,89 2,16 2,03 - -
^оР5оКбо 2,23 2,06 2,45 2,25 +0,22 1,6
^оРэдКэд 2,41 2,53 2,74 2,56 +0,53 2,0
НСР05 т/га 0,20
Оценивая насыщенность удобрениями по отдельным районам, необходимо выделить Бежецкий, Кашинский, Конаковский и Старицкий районы, в которых она была наиболее высокая. Для остальных районов снижается не только количество вносимых удобрений, но и изменяется соотношение между питательными элементами, что приводит к спаду продуктивности пашни, уровень которого существенно зависит и от гранулометрического состава почв. Так, например, в
Весьегонском, Торжокском и Краснохолмском районах, применение удобрений не превышает 4,0 кг/га д.в., причем на супесчаных почвах урожайность зерновых культур существенно ниже (к-з «Новая жизнь» и СПК «Трудовик» Весьегонского района), чем на суглинистых (СПК «им. Куйбышева» Краснохолмского района и к-з «Мир» Торжокского района) почвах (рис. 6).
Рис. 6. Динамика урожайности зерновых культур в хозяйствах Тверской области
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 год
к-з "Новая жизнь" -й--- СПК "Им. Куйбышева'Ь: к-з "Мир" -:-:;-СПК "Трудовик"
Снижение объемов применения удобрений негативно отражается на потенциальном плодородии, увеличивая долю низкопродуктивных почв. Такое положение не могло не сказаться на балансе основных питательных элементов в почвах (табл.14). Результаты показывают, что с 1991 года и по настоящее время в почвах сохраняется отрицательный баланс элементов питания, составляющий 35,3 кг/га, в том числе (кг/га) : по азоту - 20,8, фосфору - 2,0, калию - 12,5. По районам баланс колеблется весьма значительно от-21,6 до-53,5 кг/га.
Таблица 14.
Баланс элементов питания в земледелии Тверской области._
Годы Баланс,+- кг/га
N Р К Всего
1991-95 -41,5 -12,2 -51,3 -105,0
1996-00 -27,2 -4,0 -24,7 -55,9
2001-05 -23,7 -2,9 -16,2 -42,8
2007 -23,6 -2,2 -17,4 -43,2
2008 -21,2 -2,5 -14,1 -37,8
2009 -22,6 -2,3 -15,0 -39,9
2010 -20,8 -2,0 -12,5 -35,3
Анализ динамики плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур за 45 лет позволил определить оптимальные агрохимические параметры дерново-подзолистых почв, которые могут обеспечить наиболее полную реализацию продуктивности растений в условиях Тверской области (табл. 15). Прогноз возможной урожайности сельскохозяйственных культур, потребности в удобрениях для каждого конкретного участка, хозяйства, района с учетом сложившегося
уровня обеспеченности почв элементами питания свидетельствует о том, что возможно получать в среднем по области урожай (т/га): зерновых на уровне 1,06, картофеля -6,1, л/волокна -0,2. Почвы области на достаточно большой площади имеют высокую степень обеспеченности подвижным фосфором, при сбалансированном внесении азотных и калийных удобрений, реально получение урожая зерновых на уровне - 1,68 т/га (прибавка 6,2 ц/га), картофеля - 14,2 т/га (прибавка 8,1 т/га), л/волокна - 0,3 т/га (прибавка 0,1 т/га).
Таблица 15.
Оптимальные параметры плодородия дерново-подзолистых почв
Показатели плодородия | Оптимальные значения параметров
Содержание: гумуса, % 2,0 - 2,5
азота доступные формы азота (NO3 + NH4): содержание 3,0-4,5 мг/100 г почвы; запасы - 100-120 кг/га
подвижных фосфатов 200-250 мг /кг почвы
обменного калия 200 — 250 мг/кг почвы
микроэлементов, мг/кг Си 3-4; Со 0,8-1,2 ; Мо 0,2-0,4; В 0,5-0,6 ; Zn 6-7
реакция почвенной среды рНш 6,0 — 6,5 ; подвижный А1 отсутствует; Нг не выше 1,5-2 мг-экв/100 г почвы
состояние ГТПК S поглощенных оснований 8-12 мг.экв /100 г; степень насыщенности 89- 90 %
Учитывая, что были использованы средневзвешенные показатели содержания органического вещества, подвижного фосфора и обменного калия, наибольшая сходимость расчетных и фактических величин урожаев, получена по зерновым, занимающим наибольший удельный вес в структуре посевных площадей. Удельный вес льна и картофеля в структуре посевных площадей незначителен и размещаются эти культуры в хозяйствах, как правило, на более плодородных почвах. Поэтому фактическая урожайность этих культур будет выше расчетной.
Влняние гумата «Плодородие» на урожайность льна-долгунца
Установлено положительное действие гумата на рост льна и формирование его продуктивности. Наибольший эффект отмечен в фазе «елочки», когда высота растений льна достоверно увеличилась в сравнении с контрольным вариантом в среднем за три года на 5,1 см. Средняя прибавка урожая льносоломы и семян при обработке посевов гуматом в дозе 2,0 л/га составила 0,58 и 0,13 т/га, прибавка урожая составила 21,5 и 37,5% соответственно. Применение гумата во время вегетации в дозе 1,0 л/га по фону ЫРК было равнозначным влиянию дозы 2,0 л/га без применения №>К. Разница в прибавке урожая льносоломы и семян не достоверна, а затраты на удобрения существенно различаются (табл.16).
Инкрустация семян льна также была эффективной и обеспечила получение достоверной прибавки урожая соломы и семян льна 0,28-0,30 и 0,4-0,41 т/га соответственно, что превышает контрольный и фоновый варианты на 10,5 и 15,2% соответственно. Применение гумата во время вегетации в дозе 2,0 л/га способствовало увеличению номеру льносоломы в среднем на 0,6 ед., величина номера по другим вариантам, хотя и выше в сравнении с контролем, но не превышает 0,2-
0,4 ед. Опрыскивание посевов льна гуматом в дозе 2 л/га по фону 1ЧРК способствовало увеличению содержания жира на 0,4%, при дозе 1,0 л/га и предпосевной обработке семян достоверного улучшения качества семян льна не выявлено.
Таблица 16.
Влияние гуминового препарата на формирование урожая и качества
льнопродукции (в среднем за 2002-2004 годы)
Варианты опыта льносолома семена волокно Вес 1000 зерен,г
т/га +/- т/га +/- т/га +/-
Контроль б/у 2,69 - 0,35 - 0,78 - 4,3
^6Р1бК3о-фон (Ф) 2,72 0,03 0,36 0,01 0,81 0,03 4,4
Ф + обработка семян 2,5% «Плодородие» в дозе 5 л/т 2,97 0,28 0,4 0,05 0,91 0,13 4,5
Ф + обработка семян 2,5% «Плодородие» в дозе 10 л/т 3,02 0,30 0,41 0,06 0,94 0,16 4,6
Ф + опрыскивание амми-ачн. селитрой 20 кг/га 2,81 0,17 0,36 0,01 0,81 0,03 4,5
Ф + опрыскивание 0,01% «Плодородие» 1,0 л/га 3,07 0,38 0,42 0,07 0,98 0,2 4,7
Ф + опрыскивание 0,01% «Плодородие» 2,0 л/га 3,27 0,58 0,48 0,13 1,08 0,3 4,8
Опрыскивание 0,01% «Плодородие» дозой 2,0 л/га 3,02 0,35 0,42 0,07 0,98 0,19 4,7
НСР05 0,15 0,042 0,45 0,25
Таким образом, исследования показали, что гумат «Плодородие» независимо от способа его применения, положительно влияет на формирование урожайности льна и качества продукции.
Влияние гумата на урожай и качество зерна ярового ячменя
Влияние гумата «Плодородие» при обработке посева ячменя проявилось в увеличении площади листовой поверхности в среднем 7,35-7,49 тыс.м2/га, что на 13,7-15,9% больше чем на контроле. Выявлена стимуляция процесса побегообразования с единицы площади. Величина, соотношение элементов структуры урожая ячменя наилучшие были в варианте с гуматом в дозе 2,0 л/га на фоне М>К.
Наибольшее влияние гумат оказал на формирование числа и массу зерен в колосе: лучшие показатели отмечены на фоне дозы 2,0 л/га. Опрыскивание растений гуматом без 1ЧРК способствовало формированию 1000 зёрен массой в среднем 42,6 г, что на 1,8 г или 4,4% больше чем на контроле, на фоне ЫРК масса 1000 зерна увеличилась на 3,0 г или 7,4% и составляла в среднем 43,8 г (табл. 17).
Предпосевная обработка семян, независимо от дозы гумата, хотя и обусловила в сравнении с контролем увеличение массы зерен, но значительно меньшее, чем при опрыскивании растений ячменя. Опрыскивание растений гуматом в дозе 2,0 л/га на фоне ЫРК и без него обеспечило получение наибольших прибавок зерна ячменя 0,76 и 0,46 т/га соответственно, что на 47,2 и 28,6% больше чем на контроле, при этом содержание белка в зерне увеличилось в среднем 2,71-2,77%.
Хотя и не отмечено достоверного снижения нитратов, но положительная тенденция чётко проявляется - снижение на 5-6 мг/кг. Данные показывают, гуматы, применяемые в малых нормах расхода, не могут заменить полноценного минерального питания растений, но, оказывая стимулирующее влияние на растения ячменя, способствуют усвоению питательных веществ из почвы.
Таблица 17.
Влияние гуминового препарата на формирование урожая зерна ячменя
(урожайные данные в среднем за 2003-2005 годы)
Вариант опыта Урожай зерна ср. за 3 года, т/га Прибавка, т/га Масса 1000 зёрен,г Содержание в зерне белка, %
общая от гумата
Контроль б/у 1,61 - - 40,8 11,96
К,6Р1бКзо-фон (Ф) 1,74 +0,1,3 - 41,2 12,23
Ф + обработка семян 2,5% р-ром в дозе 5 л/т 1,73 +0,12 -0,01 41,6 12,38
Ф + обработка семян 2,5% р-ром в дозе Юл/т 1,83 +0,22 +0,10 41,6 12,42
Ф+ амм. селитра 20 кг/га 1,85 +0,24 - 41,4 12,42
Ф+ 0,01% «Плодородие» дозой 1,0 л/га 1,99 +0,38 +0,26 43,2 12,54
Ф+ 0,01% «Плодородие» дозой 2,0 л/га 2,34 +0,73 +0,61 43,8 12,77
0,01% «Плодородие» дозой 2,0 л/га 2,13 +0,52 +0,52 42,6 12,61
НСР05 0,19 0,8 0,50
Таким образом, на окультуренных почвах при снижении затрат на минеральные удобрения внекорневое применение гумата «Плодородие» в дозе 2,0 л/га обеспечивает повышение урожайности ячменя на 0,46-0,76 т/га и улучшения качества зерна.
Формирование продуктивности многолетних трав и качества продукции в условиях применения гумата «Плодородие»
Исследования показали, что урожай зелёной массы смеси клевера + тимофеевки в вариантах с предпосевной обработкой семян составлял 9,03-9,65 т/га, что на 1,24-1,86 т/га больше в сравнении с контролем, а по отношению к фоновому варианту при дозе препарата 10 л/т прибавка составила 14,6% (табл. 18). Наибольший эффект получен при обработке посева травосмеси гуматом в дозе 2,0 л/га, прибавка урожая зелёной массы трав составила 5,48 т/га к контролю и 4,85 т/га к фону. Обработка посевов гуматом без 1ЯРК обеспечила урожайность 11,5 т/га, прибавка составила 3,71 т/га, в сравнении с обработкой посевов препаратом в дозе 1,0 л/га, где получен урожай 10,49 ц/га, прибавка от применения гумата на 1,64 т/га выше. Действие гумата было положительным при формировании качества кормовой продукции. Высокий вынос азота урожаем травосмеси отмечен на вариантах с обработкой посевов гуматом возрастающими дозами и составил 2,662,71%. Аналогичная закономерность отмечается в выносе растениями калия.
Влияние гуминового препарата «Плодородие» на качество сена смеси клевера -(-тимофеевки, т/га
Варианты опыта Урожай, сред, за 3 года Прибавка урожая, т/га Содержание, % на сух в-во Содержание, г/кг
общая от гумата азота фосфора калия кальция протеина клетчатки
Контроль б/у 7,79 - - 2,34 0,32 2,56 0,36 71,2 250,0
М16Р16К30-фон (Ф) 8,42 0,63 - 2,39 0,37 2,65 0,36 69,8 253,4
Ф + обработка семян 2,5% р-ром в дозе 5 л/т 9,03 1,24 0,61 2,63 0,39 2,68 0,35 69,0 255,4
Ф + обработка семян 2,5% р-ром в дозе 10 л/т 9,65 1,86 1,22 2,64 0,42 2,75 0,32 68,1 256,7
Ф +амм. селитра 20кг/'га 9,84 2,05 - 2,59 0,40 2,78 0,30 70,8 255,1
Фон+онрыскивание 01% р-ром в дозе 1,0 л/га 10,49 2,70 2,07 2,68 0,41 2,85 0,30 69,1 259,2
Фон+опрыскиванне 01% р-ром в дозе 2,0 л/га 13,27 5,48 4,85 2,76 0,46 3,16 0,27 66,1 265,2
Опрыскивание 0,01% ром доза. 2,0 л/га 11,50 3,71 3,71 2,71 0,44 3,09 0,28 67,5 262,1
НСР05 0,79 0,24 0,17 0,21 0,13 5,9 6,2
Существенного влияния на содержание протеина в опыте не выявлено, величина параметра по вариантам составляет 73,2-66,1 г/кг корма. Однако при расчете общего сбора белка с гектара посева наблюдается достоверное увеличение показателя. Предпосевная обработка семян обеспечила прибавку в сборе белка в зелёной массе трав в сравнении с контролем на 102,6 — 142,1 кг/га и составляла 623,1-657,2 кг/га. Внекорневая подкормка посевов в возрастающих дозах препарата в сравнении с контролем обусловила прибавку в сборе белка 170,3 -322,5 кг/га, в сравнении с фоном - 137,2- 289,4 кг /га соответственно.
С увеличение доз гумата, в зависимости от способов применения, содержание клетчатки повышается на 3,4-5,4 г/кг корма и 9,2-15,2 г/кг корма. Внимания заслуживает результат варианта с опрыскиванием посевов без применения минерального фона, не уступающий по эффективности наилучшему варианту.
Таким образом, на супесчаных почвах с высокой степенью обеспеченности фосфором и калия применение гумата «Плодородие» является высокоэффективным приёмом, приводящим не только к увеличению урожайности травосмеси, но и улучшению качества кормовой продукции.
Влияние гуминового препарата «Плодородие» на формирование урожайности картофеля
Опрыскивание посадок картофеля гуматом оказало существенное влияние на рост и формирование листовой поверхности растений. Наибольший эффект достигнут на фоне дозы 3,0 л/га в сочетании с ЫРК. Оптимальная площадь листьев была сформирована в благоприятных условиях 2005 года в вариантах с опрыскиванием гуматом в дозах 2,0 и 3,0 л/га и составила 44,5-48,9 тыс. м2/га, максимальное значение интервала соответствует варианту -опрыскивание гуматом 3 л/га + фон- при этом ботва работала более стабильно, чем в остальные годы (ЧПФ = 2,4 г сух. в-ва/ сутки при продолжительность активной работы листового аппарата - 81 день; продуктивность 1 тыс. ед. ФП = 8,4 кг клубней), и обеспечила максимальный урожай клубней - 335 ц/га.
Влияние способов и доз гумата на динамику накопления массы и прирост массы клубней за сутки в различные по погодным условиям годы было идентичным. В среднем за 3 года на вариантах с опрыскиванием гуматом в дозе 3,0 л/га + ЫРК отмечено увеличение прироста массы клубней 12,2 г/куст за сутки, и в итоге повышению урожая клубней на 11,2-13,6%.
Данные табл. 19 свидетельствуют о том, что применение гумата обеспечило получение прибавки урожая клубней в зависимости от способа применения и дозы 2,6 - 5,4 т/га, наиболее эффективным было опрыскивание растений картофеля в дозе 3,0 л/га. Влияние гумата на содержание крахмала в клубнях было положительным, величина показателя колебалась от 11,1 до 13,6%, наибольшие величины отмечены в 2005 году. Обработка клубней обеспечила достоверное повышение содержания крахмала в среднем за 3 года до 12,3%, в вариантах, где проводилось опрыскивание посадок 12,4-12,9 %. В среднем за 3-й года между содержанием крахмала и сухих веществ выявлена корреляция на уровне г = 0,67. В сочетании с ЫРК опрыскивание посадок обусловило увеличение содержания сырого протеина в клубнях на 10-15%, возрастание дозы гумата обусловило увеличение показателя до 2,29% (табл.19).
Влияние гуминового препарата на показатели качества клубней картофеля (в среднем за 2005-2007 год)
Варианты опыта Урожай клубней, т/га в среднем за 3 года Товарность, % Содержание* в клубнях Поражешюсть клубней паршой
сырого протеина крахмала сухих ве-в витамина С нитратов** здоровые сильно и средне пораженные
% мг% мг/кг
Контроль б/у 19,0 62 1,91 11,8 19,6 11,97 122,3 59 26
К1йР]6Кзо- фон (Ф) 19,6 64 1,99 11,8 19,8 12,18 133,3 64 26
Ф + обработка клубней 2,5% «Плодородие» в дозе 5 л/г 21,6 66 2,06 12,1 20,7 12,45 115,2 72 20
Ф + обработка клубней 2,5% «Плодородие» в дозе 10 л/т 22,3 72 2,10 12,3 20,6 12,66 122,1 74 20
Ф + амм. селитра 20 кг/га 21,7 63 2.11 12,0 20,1 12,40 142,1 63 26
Ф +опрыскивание 0,01% р-ром в дозе 2,0 л/га 22,7 69 2,18 12,5 20,5 12,77 119,5 75 18
Ф + опрыскивание 0,01% р-ром в дозе 3,0 л/'га 24,4 73 2,29 12,9 20,9 13,13 121,0 76 18
Опрыскивание 0.01 % «Плодородие» в дозе 3,0 л/га 23,1 70 2.21 12,5 20,4 12,92 119,1 73 20
НСР05 1,9 2.7 0,13 0,5 0,7 0,87 12,3 2,3
* содержание фосфора 0.63-0,89 и калия 2,56-2,92 в процентах к сухому веществу; **ПДК К03 = 350 мг/кг;
Гумат обладает противогрибковым действием, в среднем общее число здоровых клубней в зависимости от способа и дозы гумата увеличивается с 59 до 72-76%. Учитывая низкую цену препарата, применение гумата на посадках картофеля было экономически выгодно.
Экологические аспекты применения конверсионного мела
Результаты исследований микрополевого опыта на ЦОС ВНИИА показывает, что КМ является активной и быстродействующей формой известкового удобрения. За 5 лет последействия выявлена идентичность действия КМ и известняковой муки на основные агрохимические показатели почвы, что подтверждает пригодность КМ для использования в качестве мелиоранта. По действию на продуктивность возделываемых культур, КМ не уступал, а в некоторых случаях превосходил известняковую муку. Наибольший эффект от КМ проявился на ячмене и свекле.
Внесение КМ приводит к увеличению содержания Бг в зерне и соломе ячменя и озимой пшеницы, но одновременно возрастает содержание Са. Однако в ботве и клубнях картофеля, листьях и корнях свеклы не выявлено достоверного увеличения содержания 8г, соотношение Са:8г находилось на безопасном уровне и соответствовало качеству «чистой продукции».
Результаты полевого опыта показывают, что урожай сена клевера 2-го года пользования на варианте с применением КМ возрастал на 2,09 т/га по сравнению с фоном (ИРК), что свидетельствует об отсутствии отрицательного влияния мелиоранта. Максимальный урожай сена клевера 1-го - 3,32 т/га и 2-го года пользования - 7,1 т/га получен при применении половинных доз известняковой муки и мела. Достоверных различий по качеству сена клевера не обнаружено. Соотношение Са:Бг во всех случаях находилось в допустимом интервале.
Агроэкологическая оценка периодического внесения КМ в полевых опытах в совхозе «Селихово» Торжокского района на дерново-подзолистой среднесуг-линистой почве показала, что количество Бг на делянках, произвесткованных КМ, составляло 83,3-89,1 мг/кг почвы и было в 1,2-1,3 раза выше, чем на контроле и фоне ЫРК (табл. 20).
Таблица 20.
Варианты опыта рНкс1 Содержание
Са мг-экв/100 г Яг мг/кг
до ! после до | после до | после
известкования известкования известкования
Контроль 4.7 4.8 7.4 7.5 70.3 71.6
известняк, мука 5.5 5.9 8,5 10.9 69.4 73.5
КМ 5.6 6,1 9,1 11.4 82.4 83.3
№>К 4.5 4.7 7,2 7.4 65.7 70.6
ЫРК+извсс.мука 5.4 5.8 8.3 10,9 82.3 83.7
М>К+КМ 5.8 6,0 9,1 12.0 85.0 89.1
НСР05 0,15 0,2 1,1 1,4 2,3 3,1
Повторное внесение конверсионного мела не привело к существенному повышению содержания Бг в почве, соотношение Са:8г увеличилось до 29:1 и не превышало уровня контроля. КМ оказал положительное влияние на урожай сельскохозяйственных культур, продуктивность пашни за 5 лет увеличилась на 1,02-1,65 т/га з. ед. Расчет экономической эффективности свидетельствуют о том, что повторное известкование мелом экономически выгодно и экологически безопасно: чистый доход с гектара и окупаемость 1 т мела в 1,8 раза выше, чем известняковой муки.
Агроэкологическая эффективность применения конверсионного мела при
зимнем известковании
Результаты исследований по эффективности зимнего и повторного известкования почв показывают, что КМ и известняковая мука оказали одинаковое влияние на кислотность среды, снизив ее в среднем на 0,3 ед. рН. Анализ талой воды выявил, что в воде по варианту с КМ содержание стронция было 3,2 мг/л, что больше в 1,45 раза, чем на контроле, но одновременно увеличилось до 804 мг/л содержание кальция или в 1,46 раз (табл. 21). Определение содержания Са и Бг в образцах, взятых на расстоянии 0-25, 25-50, 50-100 см от делянки показывает, нарушения соотношения Са:8г не обнаружено, и оно находится на безопасном уровне 251:1.
Внесение КМ обусловило повышение продуктивности на 17% в сравнении с известняковой мукой и не привело к резкому увеличению содержания Бг в сене многолетних трав, соотношение Са: Б г, осталось на безопасном уровне.
Применение КМ в условиях зимнего известкования не приводит к загрязнению окружающей среды и растений стронцием, способствует значительному росту урожайности многолетних трав. Чистый доход от известкования КМ в 2 раза превысил прибыль, полученную от известняковой муки. Размеры потерь кальция в значительной степени зависели от погодных условий.
Оценка безопасности почв по содержанию тяжелых металлов
Результаты мониторинга показывают, что по средневзвешенному валовому содержанию и содержанию подвижных соединений тяжелых металлов (ТМ) дерново-подзолистые почвы области относятся к I и II группам. Загрязнение цинком выявлено в Бежецком районе- 80 га, Калининском -86 га, Торжокском -2740 га, из них площадь загрязненных супесчаных и песчаных почв составляет 2166 га, легко суглинистых - 740 га. Обнаружено загрязнение кадмием: в Краснохолмском районе - 260 га, Лихославском - 340 га, Максатихинском - 20 га, в сумме 620 га, загрязненные почвы представлены по гранулометрическому составу песчаными и супесчаными. Загрязнение почв носит локальный характер и охватывает, как правило, территории с высокой концентрацией промышленных предприятий. Выявлено, что содержание Ъъ незначительно колеблется по горизонтам, но независимо от гранулометрического состава почв, содержание элемента обнаруживается в нижних горизонтах практически в той же концентрации, значимого накопления элемента в пахотном слое не обнаружено (рис. 7).
Валовое содержание ТМ в дерново-нодзолнстих почвах, мг/кг (в среднем за 10 л о)
Показатель Медь Цинк Кадмий Свинец Никель Хром Ртуть Мышьяк
Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы
1нп 3.26-7,0 14,2-27,5 0,26-0,47 5,8-9,9 4,6-8,7 6,07-10.5 0,01-0,06 0,68-0,91
М+ю 5,1+1,9 21,0+6,7 0,31+0,11 7,53+1,7 5,9+1,7 7,6+2,3 0,05+0,02 0,85+0,1
У,% 23 16 6 17 22 19 13 16
ПДК(ОДК) 33 55 0,5 32 20 90 2,1 2,0
Дерново-подзолистые суглинистые
Ит 4,46-7.09 17,7-29,9 0,21-0,43 6,3-10,2 5,2-11,2 7,01-12,8 0,01-0,04 0,71-1,07
М+т 6,2+1,3 24,9+4,9 0,33+0,08 8,57+2,1 7,3+2,9 10,4±1,9 0,03+0,01 0,95+0,12
У.% 29 33 7 15 19 23 11 14
ПДК(ОДК) 66 110 1,0 65 40 100 2,1 5,0
Таблица 22.
Показатель Медь Цинк 1 Кадмий Свинец Никель | Хром
д ерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы
Нт 0,95-1,86 1.75-3.08 0,09-0,15 1,51-2,74 0,85-1,71 0,58-1,21
М+т 1.4+0,46 2,1+0.65 0,11+0,04 2,2+0.51 1.3+0,42 0,7+0,35
38 32 11 29 27 21
Дерново-подзолистые суглинистые
Нт 0,82-1.68 0,98-1.95 0,10-0,14 0,85-2,23 0,66-1,85 0,26-0,87
М+т 1.2+0.43 1,6+0,51 0,11+0.02 1,6+0,67 1.2+0.59 0,65+0,32
V, % 23 17 7 38 29 19
ПДК(ОДК) 3,0 23,0 1,0 6,0 4.0 6,0
Рис. 7. Содержание цинка в дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава. Супесчаные почвы : Рамешки, Весьегонск Легкий суглинок : Сонково, Удомля, Молоково
Содержание Сё в почве за 45-летний период изменялось незначительно и в основном определяется химическим составом материнской породы. Наряду с природными источниками загрязнения почв СА, его поступление с атмосферными осадками может быть значительным. Накопление и миграция С(1 имеют тенденцию большей интенсивности в легкосуглинистых почвах, чем в супесчаных. Независимо от гранулометрического состава содержание Сс1 с незначительными колебаниями в концентрации, обнаруживается во всех слоя почвенного профиля, наименьшее его количество в нижележащих горизонтах (рис.8)._
и Мониторинг содержания кадмия
и 5
и, 14
2 Ч « * а> 0,12 0,1 -
0,08 0,06 _____|
I 0,04
я ¥ 0,02
а. а о о 0 0-20 20-40 40-60 60-80 Слои почвенного профиля 80-100
1 -»-Рамешки ■■*■■ Сонково Молоково "■-Весьегонск Удомля (
Рис. 8. Валовое содержание Сё в почвах. Супесчаные почвы : Рамешки, Весьегонск Легкий суглинок : Сонково, Удомля, Молоково.
Значительная вариабельность значений валового содержания отмечена для Ъа и №, связанная с разницей в кислотности почв контрольных участков. На-
против, для Си и Сг получены относительно близкие результаты. Средневзвешенное валовое содержание РЬ, в среднем за 10 лет в песчаных и супесчаных почвах составляет 7,53±1,7 мг/кг, аналогичный показатель в легко- и средне суглинистых - 8,57±2,1 мг/кг; Хп соответственно 21,0±6,7 и 24,9±4,9 мг/кг; Си -5,1±1,9 и 6,2±1,3 мг/кг; Сг- 7,6±2,3 и 10,4±1,9 мг/кг почвы. По валовому содержанию и Сс1 почвы характеризуются близкими значениями, коэффициент вариации по этим элементам наименьший (табл. 21).
Средневзвешенное содержание подвижной Си в песчаных и супесчаных почвах 1,4±0,46 мг/кг, в легко и средне суглинистых 1,2±0,43 мг/кг, для Хп эти значения составляют соответственно 2,1 ±0,65 и 1,6±0,51 мг/кг, для РЬ 2,2±0,51 и 1,6±0,67 мг/кг, для N1, Сг и Сё средневзвешенное содержания их подвижных форм имеют близкие значения (табл. 22).
Различия в валовом содержании и содержании подвижных форм ТМ в зависимости от гранулометрического состава почв отразились на их долевом соотношении. Доля подвижных форм Си от её валового содержания в песчаной и супесчаной почве достигает 27,5%, для легко и средне суглинистых - 19,1%. Аналогичные различия выявлены для всех остальных элементов: для цинка эти величины составляют соответственно 10,0% и 6,4%, для кадмия - 35,5% и 33,3%, свинца - 29,2 и 18,7%, никеля 22,0 и 16,4%,хрома - 9,2 и 6,3%
Результаты мониторинга 50-ти км зоны вокруг КАЭС в среднем за 10 лет, свидетельствуют о том, что ни по одному анализируемому параметру не выявлено превышения ПДК. Наблюдается тенденция снижения содержания в почвах РЬ и Сс1, что возможно, связано с уменьшением применения удобрений, а также в связи с уменьшением количества предприятий, выбрасывающих в атмосферу загрязняющие вещества. Содержание Си и 2п за наблюдаемый период практически оставалось на одном уровне (таблица 23).
Таблица 23.
Среднее содержание валовых форм ТМ в почвах 50 км зоны КАЭС_
Элементы Содержание в почве, (мг/кг)
супесчаные почвьг
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Рв 8,14 7,54 6,83 7,96 4,60 6,18 3,7 2,8 2,50 2,20
С<1 0,36 0,33 0,27 0,07 0,1 0,12 0,12 0,1 0,07 0,05
Си 4,88 5,30 4,80 5,30 6,15 4,5 3,8 4,5 4,30 4,1
гп 20,0 21,8 22,0 23,6 22,7 19,7 19,9 20,5 23,2 22,1
ш 5,52 5,10 7,20 6,10 7,70 6,50 4,4 4,30 6,2 5,7
Сг 6,49 6,6 7,7 - - 5,0 5,0 5,0 3,5 3,2
суглинистые почвы
Рв 8,90 7,20 7,10 7,60 4,70 7,50 4,40 3,30 3,00 2,80
Сй 0,80 0,40 0,30 1,10 0,10 0,13 0,12 0,10 0,12 0,10
Си 5,70 6,50 5,50 7,50 7,50 5,60 5,00 5,70 5,90 5,70
гп 24,20 25,60 25,80 27,60 26,00 22,60 21,70 24,40 27,60 25,20
М 7,31 4,90 8,20 9,60 9,70 7,10 6,80 6,40 8,90 7,50
Сг 8,80 9,70 11,10 - - 8,00 7,50 6,70 4,80 4,50
Мониторинг качества растительной продукции показал, что по содержанию
тяжелых металлов превышения ПДК не выявлено, что характеризует продукцию, соответствующую санитарно-гигиеническим нормам (табл. 24). Выявлены биологические особенности культур к накоплению ТМ. Наибольшее содержание Си (3,3-3,49 мг/кг) отмечено в зерне зерновых культур и однолетних и многолетних травах, наименьшее (2,5-2,7 мг/кг) в картофеле, зерне овса и соломе льна. Противоположная картина отмечается по содержанию №. Накопление С(1 независимо от вида растений находилось на безопасном уровне и не превышало 0,09 мг/кг, наибольшее его количество выявлено в травах.
Таблица 24.
Содержание ТМ в сельскохозяйственных культурах, в среднем за 10 лет
Культуры Содержание, мг/кг
Си Ъъ РЬ Сг С<1 №
Озимая рожь (зерно) 3,13 14,16 0,33 0,56 0,04 0,71
Яровая пшеница (зерно) 3,49 17,58 0,28 0,20 0,03 0,37
Ячмень (зерно) 3,46 13,87 0,35 0,15 0,05 0,53
Овес (зерно) 2,63 15,61 0,48 0,49 0,04 0,77
Многол.травы (з/м) 3,4 13,8 0,58 0,32 0,07 0,75
Картофель 2,56 7,52 0,50 0,39 0,03 0,62
Лен (соломка) 2,72 10,71 0,78 0,48 0,06 1,51
На основании сопоставления большого числа результатов анализа почвенных и растительных проб рассчитаны коэффициент биологического поглощения (КБП) ТМ сельскохозяйственными растениями.
Содержание естественных радионуклидов в дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава
На основании полученных результатов мониторинга проведен анализ и получена сводная информация о содержании и параметрах статистического распределения естественных радионуклидов (ЕРН) в основных типах почв сельхозугодий (табл. 25). Отклонения значений мощности экспозиционной дозы гамма-излучения (МЭДГ) на контрольных участка от средней не превышает 2,0 мкр/час, максимум значений составляет 11 мкр/час.
Таблица 25.
Параметры статистического распределения мощности экспозиционной дозы
гамма-излучения и содержания естественных радионуклидов в почвах
Показатель МЭДГ, мкр/час Содержание ЕРН, Бк/кг
226Яа жтъ 40К
Среднее значение, Бк/кг 9 25 32 510
Стандартное отклонение 2 7 9 70
Эксцесс -1,5 1,9 -0,7 -0,7
Интервал 7-11 13-49 14-48 48-670
Среднее значения содержания 226Яа - 25 Бк/кг, стандартное отклонение в распределении 7,0 Бк/кг, интервал изменения концентрация элемента, составляет 13-49 Бк/кг. Аналогичная закономерность выявлена для 232ТЪ, соответствую-
щие статистические характеристики составляют: среднее значение -32 Бк/кг, стандартный интервал изменения концентрация 14-48 Бк/кг. Среднее значение содержания 40К составляет 48-670 Бк/кг, стандартное отклонение в его распределении составляет 70 Бк/кг. Содержание 40К в почвах зависит и от природных факторов, и от внесения калийных удобрений. В природе отношение 40К к стабильному калию является величиной постоянной. Поэтому содержание 40К в почве характеризует запас стабильного калия в почве и не является характеристикой радиационного загрязнения.
При исследовании закономерностей распределения ЕРН в почвах было сформировано три множества. В первое вошли результаты мониторинга песчаных и супесчаных почв, во второе - легкосуглинистых, в третье - среднесугли-нистых. Для каждого множество проведена статистическая обработка (табл. 26).
Таблица 26.
Параметры статистического распределения МЭДГ и содержания ЕРН в дерново-
подзолистых почвах разного гранулометрического состава
Параметр МЭДГ, мкр/час Содержание ЕРН, Бк/кг
22бЯа 232ТЬ 40К
Песчаные и супесчаные
Среднее значение, Бк/кг 8,5 25 32 513
Стандартное отклонение 2 7 9 70
Эксцесс -1,0 3,0 0,7 2,0
Интервал 7-11 14-33 14-47 350-580
Количество участков 8 8 8 8
Легкосуглинистые
Среднее значение, Бк/кг 9 25 32 486
Стандартное отклонение 3 7 8 70
Эксцесс -1,0 6 4 -0,3
Интервал 7-11 13-41 14-44 48-670
Количество участков 29 29 29 29
Среднесуглинистые
Среднее значение, Бк/кг 10 33 41 543
Стандартное отклонение 2 7 9 90
Эксцесс 0,3 8 4 0,3
Интервал 7-11 20-49 37-48 530-600
Количество участков 5 5 5 5
Дерново-подзолистые почвы в целом по России
Среднее значение, Бк/кг 10 22 г 27 500
Стандартное отклонение 3 12 15 170
Эксцесс 0 12 8 0,8
Интервал 4-18 5-106 4-110 40-1020
Количество участков 281 301 302 303
Показано, что МЭДГ слабо зависит от гранулометрического состава почв, средние её значения находятся в интервале 7-11 мкр/час, наименьшие значения
характерны для песчаных и супесчаных почв, наибольшие - для среднесуглини-стых. Стандартные отклонения для трех множеств не превышают 2-3 мкр/час. Результаты статистической обработки указывают, что на полях и контрольных участках величина МЭДГ слабо зависит от гранулометрического состава почв.
Среднее содержание 226Яа находится в интервале 13-49 Бк/кг. Оно последовательно возрастает в ряду почв: песчаные и супесчаные < легко суглинистые < средне суглинистые. Интервалы, в которых наблюдаются концентрации для песчаных и супесчаных составляют 14-33 Бк/кг, легко суглинистых 13-41 Бк/кг и средне суглинистых 20-49 Бк/кг.
Среднее содержание ^ТЬ в почвах находится в интервале 14-48 Бк/кг. Оно также последовательно возрастает в ряду почв: песчаные и супесчаные < легко суглинистые < средне суглинистые. Интервалы, в которых наблюдаются концентрации 232ТЪ, для песчаных и супесчаных составляют 14-47 Бк/кг, легко суглинистых 14-44 Бк/кг и средне суглинистых 37-48 Бк/кг. Наблюдаемые максимальные удельные активности 226Яа и 232ТЬ в почвах незначительно превышают верхние границы стандартных распределений. Это указывает на тот факт, что на территории Тверской области не выявлены сельскохозяйственные угодья с повышенным содержанием 22бКа и 232гП1.
Сопоставление полученных нами данных с обобщенными в целом по России по данному типу почв показывает сравнительно близкие значения по всем параметрам, что указывает на удовлетворительное состояние земельного фонда области по радиологическому режиму. Существенное различие относится к содержанию 40К, общероссийский показатель более чем в 1,5 раза больше.
Радиологический мониторинг техногенного загрязнения почв
Радиологический мониторинг позволил проанализировать в динамике содержание в почвах 137Сб до и после аварии на Чернобыльской АЭС. Плотность загрязнения почв до аварии составляла в среднем 0,048 Ки/км2, через год после аварии она составляла 0,086 Ки/км2. Случаев превышения ВДУ по содержанию радионуклидов в продукции зарегистрировано не было.
Мониторинг плотности загрязнения почв пашни радиоцезием за период 1998-2008 годы свидетельствуют о том, что за последние годы этот показатель снизился на северо-восточном направлении с 0,082 Ки/км2 до 0,074 Ки/км2, на восточном - с 0,084 до 0,071, на юго-восточном с 0,07 до 0,06, на южном - с 0,086 до 0,062, на юго-западном - с 0,07 до 0,05, на северо-западном -с 0,09 до 0,069. На северном направлении наблюдается незначительное повышение с 0,09 Ки/км2 до 0,097 Ки/км2. В среднем в зоне воздействия КАЭС плотность загрязнения уменьшилась с 0,08 Ки/км2 до 0,064 Ки/км2.
Выявлено, что на некоторых контрольных участках в отдельные годы наблюдались значения МЭДГ на уровне 12 мкр/час, но в среднем по многолетним данным отмечается в пределах колебаний радиационного фона (минимальная -6,8 мкР/час, максимальная - 11,4 мкР/час), в среднем 9,6 мкР/час, что существенно ниже общероссийского уровня (табл. 27). Колебания значений МЭДГ на контрольных участка от средней не превышают 1,5 мкр/час. Максимальные значения МЭДГ составляют 11,5 мкр/час. Интервалы, в которых определяется со-
держание Б г90 и Сб137 в почвах составляют соответственно 2,9-8,9 Бк/кг и 3,516,0 Бк/кг, среднее содержание в почвах Зг90 и Сэ137 составляет соответственно 4,1 и 8,8 Бк/кг, что значительно ниже в сравнении с общероссийскими показателями соответственно в 1,5 и 2,5 раза.
Таблица 27.
Содержание техногенных радионуклидов в почвах Тверской области
Показатель МЭДГ, мкр/ час Содержание, Бк/кг
Среднее 9,6 8,8 4,1
Стандартное отклонение 1,5 2,6 1,4
Интервал 6,8-11,5 3,5-16,0 2,9-8,9
Эксцесс -1 0 0,6
Количество участков 64 64 64
В среднем по России 11,0 22,0 6,5
Мониторинг почв в 50-ти км зоне КАЭС также не выявил загрязнения, по МЭДГ, плотности загрязнения Бг90 и Се137 не выявлено существенных колебаний и наблюдается удовлетворительное состояние почв. В зоне КАЭС МЭДГ соответствует естественному фону - 8,7 мкр/час, среднее содержание 5г90 - 4,9 Бк/кг, С8137-6,6 Бк/кг. Плотность загрязнения почв зоны составляет в среднем по цезию 1,61Т09 Бк/кмг и 1,19 Т09Бк/км2 по стронцию.
Существенное влияние на подвижность радионуклидов в почве и накопление их в растениях оказывает кислотность почвы. На реперных участках при уровне рН 4,5-5,2 коэффициент накопления Се137 озимой пшеницей и многолетними травами составлял 0,5 и 9,3, при уровне рН 6,2-6,5 он был на порядок ниже -0,07 и 1,8. Аналогичный эффект зависимости поглощения радионуклидов от уровня кислотности почв отмечается в отношении Бг90.
Таблица 28.
Содержание (Бк/кг) и коэффициенты накопления радионуклидов в растительной _продукции контрольных участков в среднем за 10 лет_
Культура Содержание коэффиц. накопления Содержание коэффиц. накопления
стронция-90 цезия-137
Многолетние травы 25,5 3,6 5,4 0,5
Мн.травы+ разнотравье 11,9 1,7 5,8 0,6
Злак.тр. + разнотравье 11,0 2,0 5,0 0,6
Однол.травы на з/корм 16,5 1,7 4,8 0,8
Свекла корни 5,4 1,1 0,7 0,1
Лен волокно 15,8 2,1 2,4 0,3
соломка 8,8 0,9 0,8 0,1
семена 9,8 2,1 1,4 0,2
Озимая рожь, зел/к 24,6 2,7 3,9 0,4
Овес зерно 7,6 1,4 4,0 0,4
Яровая пшеница зерно 3,7 0,5 0,4 0,05
Озимая рожь зерно 4,2 1,1 0,7 0,1
Таблица 29.
Содержание радионуклидов и коэффициенты накопления в растительной продукции* контрольных участков
50-ти км зоны КАЭС
Культура Содержание радионуклидов Коэффициент накопления
К40 Til232 Ra226 Cs137 Si*0
Бк/кг Cs-137 Sr-90
Многолетние травы (клевер + тимофеевка) 384 ± 110 0 ± 4,25 9,3 ± 4,0 3,91 13,36 0,63 1,25
Злаковые травы (овсяница) 348± 137 2,08 ± 7,5 1 1,7 i: 8,0 4,10 8,54 0,57 1,09
Разнотравье 333-i 146 (H: 8,2 0 t 7,6 5,43 7,59 1,08 0,78
Злаковые травы (овсяница + тимофеевка) 370± 161 1,4! 9,2 2,4 ± 8,5 5,91 12,50 0,79 1,17
Клевер ( тимофеевка 306 i 95 1,9 ±4,4 0 ± 3,9 2,84 15,66 0,63 1,50
Вика на зеленый корм 507± 142 0,6 ±4,3 0,7 ± 3,9 4,56 25,2 0,69 2,2
*растительиая продукция - сено
Оценка качества продукции показала, что наибольшее содержание Б г90 и величина коэффициента накопления, определяется в многолетних и злаковых травах - 25 и 2,5 Бк/кг соответственно, наименьшее 7,6 Бк/кг обнаружено в зерне злаковых культур. Низким содержанием Б г90 характеризуется также свекла, её корни содержат 5,4 Бк/кг, ботва 1,2 Бк/кг (табл. 28).
Культуры по содержанию Бг90 в продукции в порядке убывания можно расположить в следующий ряд: многолетние травы< разнотравье < злаковые травы < лен < овес < озимая рожь< яровая пшеница.
На контрольных и реперных участках содержание Сб137 в продукции колебалось в пределах 0,2-13,1 Бк/кг при ПДК 70-120 Бк/кг. Коэффициент накопления 8г90 и Сб137 многолетних трав за последние годы исследований на некоторых контрольных участках увеличился с 0,29 до 0,35 по цезию и с 2,79 до 3,44 по стронцию. Это подтверждает тот факт, что в условиях увеличения кислотности почв, уменьшения содержания калия и кальция в ППК, происходит увеличение концентрации радиоактивных элементов в растительной продукции.
На основе мониторинга в 50 км зоне КАЭС проведен анализ качества кормов. Данные таблицы 29 показывают, что среднее содержание калия-40, радия-226, тория-232 не превышает общероссийский уровень. Коэффициенты накопления по цезию вдвое ниже, чем по стронцию и составляют соответственно 0,6- 1,1 и 0,8 - 2,2. Результаты мониторинга показывают, что уровень радиоактивности внешней среды соответствует действующим нормативам, и радиационная обстановка не угрожает здоровью населения и остаётся спокойной.
ВЫВОДЫ
1. Способность дерново-подзолистых почв выполнять экологические функции, заключающиеся в обеспечении формирования высокой и устойчивой продуктивности сельскохозяйственных культур, адаптации посевов к неблагоприятным климатическим факторам, токсичному воздействию загрязняющих веществ в решающей степени определяется уровнем их плодородия.
2. На основе мониторинга почв за 45-летний период дана комплексная оценка эколого-агрохнмического состояния дерново-подзолистых почв Тверской области в зависимости от уровня применения удобрений и химических мелиорантов. Общей характеристикой для дерново-подзолистых почв является относительно низкий уровень плодородия. В особенности это касается гумуса, низкое содержание которого отмечено на 42,5% площади пашни. Средневзвешенный его показатель в сравнении с 1987 г. снизился на 0,23%.
3. В последнее десятилетие за счет последействия ранее внесенных высоких доз мелиорантов, средневзвешенная величина кислотности почвы в пахотных почвах на уровне рН 5,5-5,6, доля площадей с рН менее 5,5 составляет 57,8%, снижение уровня кислотности на супесчаных и песчаных почвах происходило по 0,035 ед. рН в год, в почвах легко -и среднесуглинистых по 0,02 ед. рН. В связи с прекращением работ по известкованию, в ближайшей перспективе можно прогнозировать существенное увеличение площадей почв с повышенной кислотностью.
4. Одним из решающих условий высокопродуктивного и устойчивого функционирования агроэкоценоза является достаточная обеспеченность почв подвижными фосфатами, содержание которых в пахотном слое следует поддерживать не ниже IV группы обеспеченности (101-150 мг Р205 на кг почвы). Доля площадей пахотных почв с уровнем фосфатного режима >101 мг/кг в области составляет 68,5% при средневзвешенной величине этого показателя 144 мг/кг. Возрастание площадей почв VI группы обеспеченности подвижным фосфором (Р205>250 мг/кг), обусловлено, в основном, отчуждением из сельскохозяйственного использования земель с низким уровнем плодородия.
5. Высокий уровень содержания обменного калия в пахотных почвах обусловлен интенсивным применением калийных удобрений в предшествующие годы (1986-1992). К 1993 г. средневзвешенная величина этого показателя составила 112 мг/кг г, а доля площадей с содержанием обменного калия более 120 мг/кг равнялась 36%. В последние 10 лет преобладающими являются почвы со средней (до 80 мг/кг) -37,0% и повышенной (до 120 мг/кг) - 39,7% степенью обеспеченности калием. В полевых опытах отзывчивость посевов на калийное удобрение зависела от исходной обеспеченности почвы обменным калием.
6. Продуктивность дерново-подзолистых почв Тверской области в период с 1971-1995 гг. составляла 3,4-3,8 т/га зерн. ед. с 1 га. С 1996 года наблюдается снижение и к 2010 году составляет 2,9 т/га зерн. ед.
7. Определены оптимальные параметры плодородия дерново-подзолистых почв, обеспечивающие наиболее полную реализацию потенциальной продуктивности сельскохозяйственных культур в условиях Тверской области.
8. Выявлена экологическая целесообразность и экономическая эффективность приёмов использования гуминового препарата «Плодородие». При опрыскивании посевов, отмечено увеличение урожая (т/га): зерна ячменя на 0,37-0,76, клубней картофеля 3,3-3,8, многолетних трав 2,7-5,5, льносоломы 0,38-0,58 и льносемян 0,07-0,13. Инкрустация посевного материала гуматом обеспечивает повышение урожая (т/га): зерна ячменя на 0,21, клубней картофеля 1,8-2,5, многолетних трав 1,24- 1,86, льносоломы - 0,28-0,3 и льносемян на 0,05-0,06.
9. Применение гумата «Плодородие» обеспечивало повышение качества продукции: увеличение массы 1000 зёрен, содержания белка в зерне ячменя, в клубнях картофеля сухого вещества, витамина «С» и крахмала на 5-10%, снижение распространения заболеваемостью паршой, увеличение сбора белка и содержания клетчатки в зеленой массе многолетних трав. Наиболее экономически выгодным способом применения гумата является обработка посевов сельскохозяйственных культур в качестве внекорневой подкормки 0,01% раствором в дозе 2,0-3,0 л/га.
Ю.Агроэкологическая оценка конверсионного мела выявила его высокую по сравнению с известняковой мукой эффективность, при этом не установлено негативного действия на агроэкоценоз, существенного изменения соотношения Са:Бг в почве, растениях, инфильтрационных и талых водах. Утилизация известьсодержащих отходов промышленности является решением важной природоохранной проблемы.
11. Дерново-подзолистые почвы различного гранулометрического состава в основном характеризуются низким уровнем загрязнения тяжелыми металлами,
которое носит локальный характер. Приоритетными загрязнителями являются Сё и Т.п. Загрязнение почв цинком выявлено на площади 2906 га, из них площадь загрязненных супесчаных и песчаных почв составляет 2166 га, легко суглинистых - 740 га. Загрязнение С<1 обнаружено на площади 620 га, загрязненные почвы представлены по гранулометрическому составу песчаными и супесчаными.
12.Мониторинг почв в 50-ти км зоне КАЭС не выявил загрязнения, показатели МЭДГ соответствуют естественному фону - 8,7 мкр/час, по плотности загрязнения Яг90 и Се137 наблюдается удовлетворительное состояние почв и составляет в среднем по цезию 1,61-Ю9 Бк/км2 и 1,19 -109Бк/км2 по стронцию, что значительно ниже в сравнении с общероссийскими показателями соответственно в 1,5 и 2,5 раза.
13.Культуры по содержанию 5г90 в порядке убывания можно расположить в следующий ряд: многолетние травы (21 Бк/кг), разнотравье (16,3 Бк/кг), злаковые травы (12,0 Бк/кг), лен (солома -8,8 Бк/кг, семена -9,8 Бк/кг), овес (зерно -7,6 Бк/кг), свекла (корни - 5,4 Бк/кг), озимая рожь (зерно- 4,2 Бк/кг), яровая пшеница (3,7 Бк/кг).
14. Основными факторами, снижающими уровень поступления радионуклидов в растительную продукцию, являются оптимальная кислотность почвы, повышенное содержание в ней органического вещества, оптимальная обеспеченность элементами минерального питания. На дерново-подзолистых почвах реперных участков при уровне кислотности рН 4,5-5,2 коэффициент накопления радионуклида Се137 озимой пшеницей и многолетними травами составлял 0,5 и 9,3, при уровне рН 6,2-6,5 он был на порядок ниже -0,07 и 1,8. Аналогичный эффект зависимости поглощения радионуклидов от уровня кислотности почв отмечается в отношении Б г90.
СПИСОК
работ, опубликованных по теме диссертации Монографии, научно-методические пособия, рекомендации
1. Фирсов С. А. и др. Система земледелия Калининской области на 1986-1990 годы. Практические рекомендации. Калинин. Областная типография. 1987. 314 с.
2. Эффективность расчетной системы удобрения в севообороте со льном Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук. МСХА им. К.А. Тимирязева. 1993. с. 168.
3. Эффективность расчетной системы удобрения в севообороте со льном. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата наук. Типография МСХА им. К.А. Тимирязева. 1993. с. 20.
4. Митрофанов Ю.И., Митрофанова Г.Н., Фаринюк Ю.Т., Милорадов И.Я., Сурайкин В.А., Фирсов С.А. Методические рекомендации по освоению экологически сбалансированных севооборотов в хозяйствах Тверской области. М.: ГУП Управление служебными зданиями ГУЭП «ЭФЕСТ», 1999. -26 с.
5. Фирсов С.А., Войлошникова Е.Г. Научно-методические рекомендации «Анализ финансово-экономической деятельности предприятий агрохимической службы», М.: ЦИНАО, 2000, - 68 с.
6. Фирсов С.А. Плодородие почв Тверской области: состояние, тенденции изменения и организационно-экономический механизм сохранения, (монография). Тверь. Изд-во: «Лилия Принт», 2004. - 76 с.
7. Фирсов С.А. Состояние и динамика плодородия земель сельскохозяйственного назначения Тверской области (монография). Тверь:«Лилия Принт», 2004.-76 с.
8. Фирсов С.А., Баранова Т.Л. Химические методы исследования окружающей среды. (Учебно-методическое пособие) Тверь. Изд-во: «Лилия Принт», 2007.-143 с.
9. Фирсов С.А., Терпугов И.И Методические рекомендации «Определение возможной урожайности сельскохозяйственных культур по результатам агрохимического обследования почв земель сельскохозяйственного назначения» Изд-во: Департамент по социально-экономическому развитию села Администрации Тверской области, 2009. -18 с.
10.Фирсов С.А., Терпугов И.И Методы определения норм удобрений под сельскохозяйственные культуры (рекомендации). Изд-во: Департамент по социально-экономическому развитию села Администрации Тверской области, 2009. - 22 с.
11.Фирсов С.А., Абрамян A.C., Тюлин В.А., Сударев Н.П., Мишуров A.B., Иванушкова М.В. Научно-практические рекомендации и учебное пособие «Выращивание трав и приготовление силоса, сенажа и сена в условиях Тверской области».- Изд-во: Тверь: «Агросфера», 2009,- 112 с.
12.Фирсов С.А., Барановский И.Н.. Фирсова Е.А. Научно-практические рекомендации «Моделирование состояния и перспектив изменения почвенного плодородия и его регулирование». Тверь, Изд-во: «АгросферА», 2010, -58 с.
13.Фирсов С.А. Мониторинг потенциала почвенных ресурсов, качества и безопасности сельскохозяйственной продукции (Монография).Тверь, Изд. «СПринт», 2010. - 194 с.
14.Фирсов C.h., Барановский И.Н., Фирсова Е.А. Научно-практические рекомендации «Эффективность применения органоминеральных гуминовых удобрений». Тверь, Изд-во: «АгросферА», 2010, - 35 с.
Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК
15.Фирсов С.А., Жуков Ю.П., Дадабаева Т.П., Хаирулин И.М.Эффективность комплексной химизации при программировании урожаев картофе-ля//Агрохимия. -1991. - №8. - с.40-46.
16.Фирсова Е.А., Костылева О.Ф., Мартьянова A.M., Жуков Ю.П., Фирсов С.А., Шатилова Т.И., Парфенова В.В.Урожайность и качество зерна ози-
мой ржи при комплексном применении расчетных норм удобрений и пестицидов// Известия ТСХА - 1992 -Na 5. с. 76-81.
17.Фирсов С.А., Зеленов H.A. Агроэкологическая оценка ресурсов известковых удобрений//Агрохимический вестник.- 2007.- № 6.- с. 8-10.
18.Фирсов С.А., Дмитриченко Е.Ф. Эффективность применения гуминовых удобрений в земледелии Тверской области//Агрохимический вестник. -2008.-№ 1,- с. 34-35.
19.Фирсов С.А., Дмитриченко Е.Ф. Агроэкологическое обоснование эффективности гумата «Плодородие»//Агрохимический вестник. - 2008.- № 3.-с.35-37.
20.Фирсов С.А. Эффективность известкования отходным мелом дерново-подзолистых почв.// Плодородие. 2009. № 1 (46). С. 7-9.
21.Фирсов С.А. Федеральное государственное учреждение Государственный центр агрохимической службы «Тверской»//Плодородие. 2009. Специальный выпуск к юбилею Агрохимслужбы.- С. 24-25.
22.Фирсов С.А. Оценка плодородия почв Тверской области в зависимости от известкования. Агрохимический вестник. 2010. №6. С.25-27.
23.Фирсов С.А. Итоги химической мелиорации кислых почв в земледелии Тверской области. Плодородие. 2010. №6.(57) С.2-3.
24.Фирсов С.А. Влияние интенсивности химизации на фосфатный режим различных типов почв Тверской области. Плодородие. 2011. № 1.(58) С.2-4.
25.Фирсов С.А. Тенденции изменения калийного режима дерново-подзолистых почв Тверской области. Плодородие. 2011. №2.(59) С. 10-11.
26.Фирсов С.А. Зависимость плодородия дерново-подзолистых почв Тверской области от содержания подвижного фосфора. Агрохимический вестник. 2011. №1. С.16-18.
27.Фирсов С.А., Ганичева A.B. Логический метод оценки значимости факторов плодородия почв. Нива Поволжья. 2011. № 1.(18) С.13-17.
28.Фирсов С.А. Состояние плодородия почв Тверской области. Агрохимический вестник. 2011. № 5. С.30-32.
29.Фирсов С.А. Оптимизация агроэкологического состояния дерново-подзолистых почв Тверской области. Плодородие 2011. № 5.(40). С.30-32.
Статьи в научных бюллетенях, материалах конференций, симпозиумов
30.Фирсов С.А. Получение запланированного уровня урожайности сельскохозяйственных культур в условиях Калининской области// Тезисы докладов ХШ научно-практической конференции «Развитие АПК: проблемы, поиски, решения» - Калинин. 1990. с.111-112
31.Фирсов С.А., Сутягин В.П. Продуктивность культур севооборота при системах удобрения, рассчитанных балансовым методом//Материалы XIУ научно-практической конференции «Проблемы развития АПК «Верхневолжья»», Тверь. 1999. С.131-133.
32.Фирсов С.А. Сохранение плодородия почв - основа ведения сельскохозяйственного производства//Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Основные направления продвижения инновационных процессов и перспективы антикризисного управления в АПК». Тверь. ТИППКК АПК,- 2001.- С.83-90.
33.Фирсов С.А. Плодородие почв - основа ведения сельскохозяйственного производства, динамика и пути его улучшения//Материалы научно-практической конференции «Кадровые ресурсы и сберегающие технологии в агропромышленном комплексе». Тверь: ФГОУ «Тверской ИПК АПК». -2002. - с.192-195.
34.Фирсов С.А. Экономическая эффективность применения гуминовых препаратов с целью обеспечения сохранения плодородия почв// Сб. научных трудов «Актуальные проблемы аграрной науки и практики», Тверь: ТГСХА. 2005. с.397- 400.
35.Фирсов С.А. Государственное регулирование сельскохозяйственного производства через целевые программы // Материалы международной научно-практической конференции «Научное обеспечение национального проекта. Развитие АПК». Тверь: ТГСХА-2006,- с.406-408.
36.Фирсов С.А. Обеспечение процесса сохранения плодородия почв в условиях реформирования АПК// Сборник научных трудов «Состояние и перспективы реформирования и реструктуризации предприятий: правовые, экономические, психологические и экологические проблемы». Тверь. «Лилия Принт»: 2006. с.61-66.
37.Фирсов С.А. Приоритетные направления сохранения плодородия почв Тверской области// Материалы научно-практической конференции «Кадровый потенциал и ресурсосберегающие технологии в агропромышленном комплексе».-Тверь: ТИППКК АПК.-2007,- с. 205-211.
38.Фирсов С.А. Состояние и динамика плодородия земель сельскохозяйственного назначения Тверской области// Сборник научных трудов «Стабилизация производства и развитие агропромышленного комплекса региона на основе внедрения инновационных технологий». Изд-во: Тверь: ТГСХА. 2007,- с.118-121.
39. Фирсов С.А., Дмитриченко Е.Ф. Агроэкологическое обоснование повышения продуктивности сельскохозяйственных культур при использовании гуминовых препаратов в земледелии Тверской области //Сб. научных трудов «Агрохимические технологии, приемы и способы увеличения объёмов производства высококачественной сельскохозяйственной продукции»- М.: ВНИИА.- 2008.- с.134-137.
40. Фирсов С.А., Дмитриченко Е.Ф. Эффективность применения гуминовых удобрений под ячмень в земледелии Тверской области// Сб.научных трудов «Экологические функции агрохимии в современном земледелии». М.: ВНИИА.- 2008.- с. 203-205.
41. Фирсов С.А., Зеленов H.A., Дмитриченко Е.Ф. Агроэкологическая эффективность применения нетрадиционных видов удобрений на дерново-
подзолистых почвах (на примере Тверской области) // Сб. научных трудов «Экологические функции агрохимии в современном земледелии» - М.: ВНИИА.- 2008,- с. 205-207.
42. Фирсов С.А., Дмитриченко Е.Ф. Научные и технологические принципы повышения плодородия дерново-подзолистых почв. Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева. 2008. Ростов-на-Дону.: ЗАО «Ростиздат»,- 2008. - с. 207.
43. Фирсов С.А. Экологическая аспекты плодородия земель Тверской области Инновационно -информационное и интеллектуальное обеспечение экологической безопасности //Сборник научных статей по материалам региональной научно-практической конференции. -Тверь. ТИЭП, 2008. - с. 8-14.
44. Фирсов С.А., Дмитриченко Е.Ф. Агрономическая эффективность применения нетрадиционных видов удобрений в земледелии Тверской области// С б ст. «Ресурсосберегающие технологии для земледелия и животноводства Владимирского Ополья». - Изд.: ГНУ Владимирский НИИСХ Россельхо-закадемии. - 2008,- с. 278 -285.
45. Фирсов С.А. Пространственная вариабельность агрофизических свойств дерново-подзолистых почв в условиях сельскохозяйственного производства Тверской области// Сб. ст. «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие», 2008,- Пенза: РИО ПГСХА.-14-16 с.
46. Шильников И.А., Аканова Н.И., Фирсов С.А., Зеленов H.A. Агроэкологи-ческая оценка применения отходов промышленности, содержащих стабильный стронций, в качестве химических мелиорантов //Сборник статей V-международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде», Семей, Изд-во Семипалатинского государственного педагогического института, 2008.- Т. II. - с. 192 - 201.
47. Фирсов С.А. Эффективность известкования дерново-подзолистых почв в земледелии Тверской области //Сб. научных трудов «Применение средств химизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия».- М,-ВНИИА,- 2009,- с.182-184.
48. Фирсов С.А. Плодородие - основа сельскохозяйственного производст-ва//Сборник научных статей «Роль науки в антикризисных мероприятиях Тверского региона». Тверь. Изд-во: ООО Научная книга. 2009.- с.189-195.
49. Фирсов С.А., Барановский И.Н.Барановская Э.И. Экологическая безопасность почв в потенциально опасных местах региона Верхней Волги// Сборник научных трудов Тверской ГСХА «Современные технологии агропромышленного производства. Изд-во: Тверь: «Агросфера», 2009. - Часть 1. -236 с.
50. Фирсов С.А. Влияние гуминового препарата на урожай и качество зерна ярового ячменя//Сб. научных трудов «Применение средств химизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия» - М.- ВНИИА.- 2009.-с. 184-187.
51. Фирсов СЛ., Пуховский A.B., Пуховская Т.Ю. Агроэкологическая оценка карбонатных форм известь содержащих отходов промышленности в их длительном последействии// Сб. научных трудов «Вопросы повышения урожайности сельскохозяйственных культур,-Изд-во ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА им. Академика Д.К. Беляева»,-2009,- с.128-131.
52. Шильников И.А., Фирсов С.А., Никифорова М.В. Миграция стронция из дерново-подзолистых почв при внесении конверсионного мела // Сб. научных трудов «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК». Изд-во Брянской ГСХА, 2009. - с.106-108.
53. Пуховский A.B., Фирсов СЛ., Аканова Н.И., Пуховская Т.Ю. Экологические аспекты применения конверсионного мела в длительном последействии// Сборник научных трудов ВНИИГИМ «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России», 2009, с 330-336.
54. Шильников И.А., Аканова Н.И, Зеленов H.A., Фирсов С.А. Разработка ассортимента известковых удобрений для сельскохозяйственного производства Российской федерации // Мат Веер, научно-практической конференции «Совершенствование системы регистрационных испытаний агрохими-катов», М.:ВНИИА.-2009.- с.103-115.
55. Шильников И.А., Аканова Н.И, Фирсов С.А., Зеленов H.A. Значение известкования и потребность в известковых удобрениях в земледелии Российской Федерации// Сб. научных трудов «Экологические проблемы чело-вечества».-М.:РГАЗУ.-2009.- с. 97-100.
56. Шильников И.А., Фирсов С.А., Аканова Н.И, Зеленов H.A. Эффективность применения отходов промышленности в качестве химических мелиорантов //Сб. научных трудов «Экологические проблемы человечества»,-М.:РГАЗУ.-2009.- с. 100-108.
57.Пуховский A.B., Фирсов С.А. О проблеме загрязнения стронцием при известковании почв конверсионным мелом//Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование системы регистрационных испытаний агрохимикатов», М.:ВНИИА.- 2009.- с.115-122.
58.Шильников И.А., Аканова Н.И., Фирсов С.А., Зеленов H.A. Обобщение результатов по влиянию свойств почвы, растительного покрова и количества выпадающих атмосферных осадков на вымывание кальция и магния из почвы// Сб. научных трудов «Ресурсосберегающее земледелие на рубеже XXI века», М.:РГАЗУ.-2009.-с.249-256.
59.Шильников И.А., Аканова Н.И., Фирсов С.А., Зеленов H.A. Экономическая и агроэкологическая эффективность использования отходов промышленности в качестве известковых удобрений// Сборник научных трудов «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК», юбилейный сборник, посвященный 30-летию Брянской ГСХА, Изд-во Брянской ГСХА.-2010.- с. 260-265.
60.Фирсов С.А. Динамика кислотности дерново-подзолистых почв в земледелии Тверской области/Материалы научной конференции, посвященной 75-
летаю со дня рождения доктора с.-х. наук, профессора А.Н. Небольсина «Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв», Изд-во ГНУ ЛНИИСХ «Белогорка» Россельхозакадемии, 2010. - с. 38-43.
61.Фирсов С.А. Сравнительная эффективность различных агротехнических приемов в повышении продуктивности льна в земледелии Тверской облас-ти//«Научные достижения -льноводству» Материалы научно-практической конференции, посвященной 80-тию образования ВНИИ льна. Тверь. 2010. -С 213-217.
62.Фирсов С.А. Зависимость продуктивности сельскохозяйственных угодий от уровня химизации земледелия на примере Тверской области// Материалы Всероссийской научной конференции, посвященной 40-летнему юбилею Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН «Биосферные функции почвенного покрова». Изд-во Пущино: ЗУЫСШЮВООК. - 2010.- 317-319.
63.Фирсов С.А., Фирсова Е.А. Экологическое и сельскохозяйственное использование торфа. // Сборник материалов Всероссийского торфяного форума. Тверь. Эммаус.27-28.04.2011. с.65.
64. Фирсов С.А. Мониторинг плодородия земель сельскохозяйственного назначения - основа технологии точного земледелия. // Материалы международной научно-практической конференции «Инновационные процессы -основа модели стратегического развития АПК в XXI веке». Тверь: ТГСХА-2011,- с.16-22.
Содержание диссертации, доктора биологических наук, Фирсов, Сергей Александрович
Введение 4
Обзор литературы
1. Значение агрохимических параметров в оценке экологического состояния почв
1.1. Характеристика гумусового состояния почв, как важнейшего показателя экологического благополучия ландшафтов 7
1.2. Значение кислотно-основных свойств в обеспечении экологической устойчивости дерново-подзолистых почв 10
1.3. Кальциевый режим и его роль в проявлении протекторных свойств дерново-подзолистых почв 16
1.4. Особенности фосфатного режима низкоплодородных почв и мерыпо его регулированию 19
1.5. Значение и пути регулирования*калийного режима почв 23
1.6. Природоохранное значение сочетания известкования с минеральными удобрениями 27
1.7. Агроэкологическая оценка новых форм удобрений, применяемых в сельском хозяйстве
1.7.1. Эффективность применения конверсионного мела в качестве известкового удобрения 33
1.7.2. Эффективность применения гуминовых препаратов 40
1.8. Влияние антропогенных факторов сельскохозяйственного производства на содержание в почве тяжелых металлов 51
2. Глава. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Почвенно-климатические условия 58
2.2. Методы проведения исследований 66
3. Мониторинг пахотных почв Северо-запада Российской Федерации
3.1. Методические аспекты экологического мониторинга. 78
3.2. Динамика изменениякислотности дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава 82
3.3. Динамика изменения содержания органического вещества дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава 102
3.4. Динамика фосфатного режима дерново-подзолистых почв в земледелии Тверской области 114
3.5. Калийный режим дерново-подзолистых почв и эффективность калийных удобрений 137
3.6. Продуктивность дерново-подзолистых почв 156
4. Влияние гуминового препарата «Плодородие» на продуктивность сельскохозяйственных культур
4.1. Влияние гумата «Плодородие» на урожайность льна-долгунца 169
4.2. Влияние гуминового препарата на урожай и качество зерна ярового ячменя
4.2.1. Фенологические наблюдения
4.2.2. Влияние агрохимических приёмов на формирование продуктивности ярового ячменя 174
4.2.3. Влияние гуминового препарата «Плодородие» на формирование качества зерна ячменя 177
4.3. Формирование продуктивности многолетних трав и качества продукции в условиях применения гумата «Плодородие» 179-182.
4.4. Формирование урожайности картофеля в условиях применения гуминового препарата «Плодородие» 182
4.5. Эффективность применения гуминового препарата «Плодородие» в севообороте со льном и картофелем 198-200'
4.6. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы при использовании гуминового препарата Плодородие 200
5. Агроэкологическая оценка применения(известьс0держащих отходов промышленности.в.качестве известковых удобрений
5.1. Экологические аспекты применения ¡конверсионного мела.на дерново-подзолистых кислых почвах в условиях микрополевот го опыта 204
5.2. Влияние конверсионного мела на накопление фтора в.дерново-подзолистых почвах и растительной продукции 208
5.3: Исследование миграции кальция и» стронция из дерново-подзолистых почв е инфильтрационными водами 209
5:4. Эффективность конверсионного мела как известкового удобрения в полевых условиях 211
5.5. Агроэкологическая' эффективность применения конверсионного мела при зимнем известковании 216
5.6. Экологическая оценка длительного последействия конверсионного мела 218
6. Мониторинг экологической безопасности почв
6.1 .Оценка безопасности почв по содержанию тяжелых металлов 221
6.2. Мониторинг качества,растениеводческой продукции. 233
6.3. Содержание естественных радионуклидов в дерново- подзолистых почвах различного гранулометрического состава 235
6.4. Радиологический мониторинг техногенного загрязнения* почв 240
6.5. Мониторинг качества сельскохозяйственной продукции 248
Выводы 253
Список используемой литературы 257
Введение Диссертация по биологии, на тему "Оптимизация агроэкологического состояния дерново-подзолистых почв Тверской области на основе регионального мониторинга"
Низкий естественный уровень плодородия, природная пестрота свойств дерново-подзолистых почв Тверской области и крайне неравномерные темпы химизации предопределили необходимость целенаправленного управления процессами повышения и воспроизводства плодородия почв. Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, продукции высокого качества, обеспечения экологической безопасности окружающей среды, необходимо поддержание определенного содержания макро —и микроэлементов в почве и снижение избыточной кислотности почв, что можно обеспечить дозированным внесением всех видов удобрений.
Больше половины пахотных почв Нечерноземной зоны имеет избыточную кислотность (рН менее 5,5), причем площадь кислых почв, вследствие крайне низкого уровня известкования и резко отрицательного баланса кальция, постоянно возрастает. Ежегодный, недобор урожая сельскохозяйственных культур только в Нечерноземной'зоне из-за избыточной кислотности составляет ежегодно 8 — 10 млн. тонн сельскохозяйственной продукции, в пересчете на зерно, в целом же по Российской Федерации 16—18 млн. тонн (Шильников И.А., Сычев В.Г. и др., 2008).
Решение проблемы* рационального использования средств химизации земледелия имеет особое-народнохозяйственное значение для* Тверской^ области, как и в целом для Нечерноземья, где за счет удобрений формируется около 50% урожая сельскохозяйственных культур.
Вг период с 1991 года отмечается резкое, более чем в 10 раз уменьшение применения минеральных и органических удобрений, средств химической мелиорации, средств защиты растений и т.д. В результате почти полного прекращения работ по сохранению и повышению плодородия почв наблюдается нарастание процессов деградации почв. В таких условиях следует ожидать ухудшения состояния почв: снижения содержания основных питательных элементов, сокращения запасов гумуса, увеличения кислотности почв. В свою очередь, отмеченные изменения в агрохимических свойствах не могут не отразиться на экологическом состоянии почв, в частности, на поведении загрязняющих веществ, в частности тяжелых металлов.
В связи с этим повышается роль экспериментальных и мониторинговых исследований, которые позволяют своевременно выявить изменения основных эколого-агрохимических параметров, при необходимости разработать оперативные корректирующие агрохимические приемы и прогноз 1 состояния плодородия почв в перспективе.
Анализ состояния и динамики изменения плодородия почв за последние 10 лет показывает, что экстенсивное ведение сельскохозяйственного производства, привело к отрицательному балансу органического вещества и элементов минерального питания в земледелии, снижению урожайности и валовых сборов в большинстве регионов России. По данным агрохимслужбы более 40% пахотных почв'России имеют низкое содержание гумуса, в Северо - Западном районе -66%, Центральном -48%.
Всё это обусловило то, что последние годы во всех регионах страны, в том числе Тверской области, уже выведены из сельскохозяйственного оборота сотни тысяч гектаров земли, сократились посевные площади и поставлено под угрозу состояние основы функционирования^ сельскохозяйственного производства - плодородия почвы.
В условиях резкого снижения производительности в аграрном производстве и ухудшения состояния продовольственной безопасности большое значение приобретает возможность расширения, сырьевой' базы и поиск новых источников.поставок,органических удобрений и химических мелиорантов. Опыт отечественного и зарубежного сельского хозяйства показывает, что отходы промышленности можно утилизировать, не угрожая при этом окружающей среде. В различных регионах страны и за рубежом проведены исследования по использованию отходов промышленности в сельскохозяйственном производстве, которые свидетельствуют об агрономической ценности и возможном применении их в качестве химических мелиорантов.
Ресурсы и эффективность органических удобрений могут быть увеличены за счёт использования гуминовых удобрений, выпускаемых на основе различных природных органических источников, в т.ч. сапропелей. Испытания большого числа гуминовых препаратов в производственных условиях показали их высокую эффективность, в сочетании с другими средствами химизации они оказывают многостороннее положительное действие на все важнейшие агрохимические показатели и функции почв.
В работе, на основе данных агрохимического обследования почв, агро-экологического локального мониторинга на реперных участках и полевых опытов, обобщены результаты исследований, выполненные автором и под его научным руководством по установлению закономерностей изменения параметров агрохимических свойств почв, выявлению рациональных систем удобрения, известкования и фосфоритования, а также системы контроля над изменением плодородия почв, урожайности сельскохозяйственных культур и эффективности удобрений с использованием экономико-статистических показателей. Изучение состояния почв в системе ландшафта производилось с учётом совокупности агроэкологических факторов:, ранжирования^ их с точки зрения лимитирующего влияния на возделывание сельскохозяйственных культур и возможностей их преодоления. Согласно систематизации данных агрохимического обследования для учёта и сравнения лимитирующих факторов введены следующие показатели: к управляемым факторам относится обеспеченность почв элементами питания; главным образом азотом, фосфором и калием, к регулируемым — реакция среды, окислительно-восстановительное состояние, мощность пахотного слоя, к ограниченно регулируемым — неоднородность почвенного покрова, связанная с микрорельефом, водный и тепловой режимы, содержание гумуса, нерегулируемым — гранулометрический и минералогический состав, рельеф, погодные условия: Непрерывно возрастает актуальность комплексного радиационного мониторинга окружающей среды в районах размещения атомных электростанций (АЭС). Это обусловлено, в первую очередь, назревшей перспективой интенсивного развития атомной- энергетики, которая, по мнению подавляющего большинства специалистов, является единственной' альтернативой электростанциям на углеводородном топливе, способной* в полной мере удовлетворить энергетические потребности. При оценке экологической безопасности АЭС оцениваются не только размеры радиоактивных выбросов, безопасность работы реакторов и непосредственное воздействие радиации на окружающую среду, но и антропогенное воздействие на недра, поверхностные и грунтовые воды, ландшафт в целом, на отдельные экосистемы, живые организмы и др. Для поддержания экологической безопасности требуется обязательное проведение экологического мониторинга, изучение экосистем, являющихся биоиндикаторами воздействия АЭС на окружающую среду. Особая роль отводится мониторингу состояния почв сельскохозяйственных угодий. Для контроля распространения радионуклидов в системе почва-растение и выявления площадей и уровней загрязнения нами проводится мониторинг на всей площади сельскохозяйственных угодий области, на реперных и контрольных участках 50-ти километровой зоны вокруг АЭС. В настоящей работе разработана программа и проведено-обобщение результатов радиационного мониторинга в системе почва-растение.
Тверская область относится к наиболее крупным областям европейской части России. В'её состав входят 36 административных районов, из которых 22 района расположены в зоне обслуживания ФРУ центра агрохимической службы «Тверской». Исследования проведены, за. период 1966-2010 годы-в соответствии заданиями МСХ РФврамках Федеральной» Целевой Программы «Повышение плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения на 2006 - 2010 г.г. и нашериод до 2012 года» и научно-исследовательского плана ВНИИ Агрохимии имени Д.Н. Прянишникова.
Автор- диссертации- выражает благодарность научному консультанту академику РАСХН Сычёву В.Г., сотрудникам ФГУ Н АС «Тверской» и лаборатории химической мелиорации.почв¿РНУ ВНИИА за, ценные советы, сотрудничеством методическую помощь по данной работе.
-
Фирсов, Сергей Александрович
-
доктора биологических наук
-
Москва, 2011
-
ВАК 03.02.08
- Устойчивость свойств дерново-подзолистых почв подзоны южной тайги к антропогенному воздействию
- Продуктивность, свойства и гумусное состояние осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв различных агроландшафтов Центрального Нечерноземья России
- Свойства дерново-подзолистых среднесуглинистых почв Московской области разной степени окультуренности
- Формирование плодородия дерново-подзолистых почв при применении различных видов органических удобрений
- Влияние длительного осушения и сельскохозяйственного использования на свойства и продуктивность дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях
