деградированный чернозем что это
Как остановить деградацию черноземов?
Текст: В. А. Воронцов; Ю. П. Скорочкин; Е. В. Дудова, Тамбовский НИИСХ — филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр им. И. В. Мичурина»
Ключевыми проблемами в современном земледелии являются сохранение и воспроизводство плодородия почвы, основа которого — ресурсы органического вещества. По этой причине необходимо ответственно подходить к их пополнению и обработке сельскохозяйственных черноземов, а также учитывать климатические условия и риски деградации.
В сельскохозяйственном производстве Тамбовской области используются хорошие черноземные почвы, плодородие которых определяется в основном содержанием гумуса. Более 100 лет назад данные площади содержали от 10 до 15% этого компонента. Сегодня, по сведениям ФГБУ ГЦАС «Тамбовский», в регионе отсутствуют участки с такой высокой концентрацией данного вещества: максимальная доля равняется 8–9% и сохранилась на 4,4% от всей пашни. На большей части угодий, составляющей 71,3%, объем гумуса составляет 6,1–8,1%, а территории с 5–6% достигают 17,6%.
ПРИОСТАНОВИТЬ ДЕГРАДАЦИЮ
Агроклиматические условия северо-восточной части Центрально-Черноземной зоны позволяют возделывать практически все культуры умеренного пояса. В регионе отмечаются заметные черты континентального климата с резкими колебаниями температуры и увлажнения в течение года, а почвенный покров Тамбовской области отличается разнообразием. Несмотря на то что преобладают высокоплодородные черноземы разных типов, требуется регулярное внесение органических и минеральных удобрений. Однако в последнее время объемы вносимых туков заметно сократились. Создавшееся положение усилило тенденцию деградации черноземов, выразившуюся в снижении потенциального плодородия почв. Для решения этой проблемы необходимы подключение всех возможностей севооборотов, применение удобрений и совершенствование системы обработки участков.
Исследования Тамбовского НИИСХ — филиала ФГБНУ «Федеральный научный центр им. И. В. Мичурина» за последние 20–30 лет показывают, что деградацию черноземов можно приостановить, используя способы регулирования плодородия в освоенных ротациях за счет насыщения их многолетними травами и менее затратными источниками органических удобрений — сидератами, соломой и другими растительными остатками. Также требуется применение оптимальных доз минеральных туков с учетом содержания питательных веществ в почве, биологических особенностей возделываемых культур и освоения энергоресурсосберегающих технологий обработки сельскохозяйственных угодий.
ПОВЫСИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Для получения устойчивых и возрастающих урожаев, сохранения и воспроизводства почвенного плодородия на основе многолетних исследований был разработан и определен комплекс мероприятий. Его важнейшим элементом является технология обработки участков вкупе с научно обоснованным применением средств химизации в различных севооборотах. Сейчас в технологических подходах возделывания сельскохозяйственных культур в Тамбовской области преобладает традиционная вспашка, поэтому совершенствование обработки почвы в современном земледелии остается насущной проблемой. Кроме того, важно выявить агроэкологическую и экономическую целесообразность применения того или иного способа воздействия в комплексе с использованием удобрений и средств защиты растений. Только в этом случае будет дана наиболее полная оценка эффективности отдельных приемов и их системы для выращиваемых видов в различных полевых севооборотах.
Важным фактором увеличения производства растениеводческой продукции является повышение эффективности методов адаптации к тем или иным почвенно-климатическим и биологическим условиям с учетом требований возделываемых сельскохозяйственных культур. Исходя из этого, специалистами Тамбовского НИИСХ — филиала ФГБНУ «Федеральный научный центр им. И. В. Мичурина» была поставлена задача выявить целесообразность ежегодной отвальной вспашки в целях установления менее энергоемких способов и систем обработки в рамках формирования ресурсосберегающих технологических комплексов выращивания сельскохозяйственных культур на типичных черноземах Тамбовской области.
СИСТЕМА ОБРАБОТОК
Исследования проводились в длительном стационарном факториальном полевом опыте, заложенном в 1989 году. В течение первого этапа, длившегося 12 лет, на фоне севооборота «горох — вика — овес — озимая пшеница — кукуруза на силос — ячмень» изучались четыре варианта системы основной обработки почвы. На первом участке применялся традиционный отвальный способ на переменную глубину: под кукурузу вспашка велась на 25–27 см, под остальные культуры — на 20–22 см. На второй делянке реализовывалась бессменная поверхностная обработка — дискование на 8–12 см под все виды, на третьей — бессменный безотвальный метод на переменную глубину в зависимости от культуры. Четвертый вариант предполагал комбинированную обработку на переменную глубину: под кукурузу — вспашка на 25–27 см, под остальные растения — безотвальная технология на 20–22 см.
Работы велись на удобренном фоне N60P60K60 ежегодно под каждый компонент севооборота. В качестве минеральной подкормки использовалась азофоска с соотношением питательных элементов 16:16:16. Во всех случаях вслед за уборкой предшественника осуществлялось предварительное лущение дисковой бороной на глубину 8–10 см. Система защиты растений состояла из агротехнических мер, к которым добавлялась неотъемлемая часть в виде протравливания семян.
АГРОТЕХНИКА И ПИТАНИЕ
На втором этапе исследований, начавшемся в 2001 году и длившемся 11 лет, продолжалось изучение различных схем основной обработки почвы на фоне зернопаропропашного севооборота, состоявшего из пара черного, озимой пшеницы, сахарной свеклы и ячменя. В этом случае традиционная отвальная технология осуществлялась на переменную глубину: под сахарную свеклу — на 27–30 см, под остальные культуры и пар — на 20–22 см. Бессменная поверхностная обработка предусматривала дискование на 8–12 см под все виды, при этом бессменная безотвальная технология реализовывалась также на указанную переменную глубину в зависимости от компонентов ротации. Комбинированная схема включала вспашку под сахарную свеклу на 27–30 см, а под остальные культуры и пар — безотвальную обработку на 20–22 см.
В течение 11 лет изучение различных систем в зернопаропропашном севообороте проводилось на нескольких фонах минерального питания. Низкий вариант предполагал применение N40P30K30 кг/га действующего вещества, причем под сахарную свеклу использовалась комбинация N60P60K60, под озимую пшеницу — N30 в подкормку, ячмень — N30P30K30 под основную обработку. Средний фон минерального питания составлял 53 кг/га азота, фосфора и калия, в том числе под сахарную свеклу вносилось N90P90K90, озимую пшеницу — N30P30K30, ячмень — N40P40K40. При высоком фоне, предполагавшем применение 80 кг/га основных элементов, под сахарную свеклу доза азофоски составляла N120P120K120, озимую пшеницу и ячмень — по N60P60K60. Система защиты растения состояла из агротехнических мер с добавлением протравливания семян зерновых и ручной прополки посевов сахарной свеклы, а также с реализацией первой операции и использованием пестицидов по вегетации видов севооборота.
НОВАЯ КУЛЬТУР А
Сегодня наблюдается не только непрерывно расширяющийся ассортимент высокоэффективных гербицидов и других средств защиты, но и введение в севооборот бобовых, среди которых большой интерес вызывает еще мало распространенная в Тамбовской области соя. Данные аспекты послужили основанием для включения в ротацию вместо сахарной свеклы этой культуры. В результате третий этап исследования, стартовавший в 2012 году и продолжающийся по настоящее время, проводится на фоне зернопарового севооборота, включающего пар черный, озимую пшеницу, сою и ячмень.
Схема опыта также подразумевала определенные варианты основной обработки почвы. Традиционная отвальная вспашка применялась под сою на глубину 25–27 см, зерновые и пар — на 20–22 см. Бессменная поверхностная технология реализовывалась на 8–12 см под все виды, а бессменный безотвальный подход использовался под сою на 25–27 см, под остальные варианты — на 20–22 см. Комбинированная отвально-безотвальная вспашка применялась под бобовую культуру на глубину 25–27 см, безотвальная — под зерновые и пар на 20–22 см. Также комбинированная отвально-поверхностная схема была задействована под сою — вспашка на 25–27 см, под остальные растения и пар — поверхностное рыхление на 10–12 см. Системы основной обработки почвы изучались на трех фонах минерального питания. Первый вариант предполагал низкие объемы внесения туков: N20P10K10 кг/га действующего вещества, где соя возделывалась без удобрений, под озимую пшеницу использовался N30 в подкормку, ячмень — N30P30K30 под основную обработку. Средний фон предусматривал применение N33P33K33, при этом под бобовые растения вносилась комбинация N30P30K30, под ячмень — N40P40K40. В третьем случае под каждую культуру ежегодно была задействована азофоска N60P60K60. Схема защиты состояла только из протравливания семян и фона, а также последнего с обработкой пестицидами по вегетации культур севооборота.
РАЗУМНОЕ ЧЕРЕДОВАНИЕ
Наибольший интерес в проведенных исследованиях вызывали результаты по изменению продуктивности чернозема типичного в зависимости от способов основной обработки, которая, модифицируя физическое состояние почвы и микробиологические биохимические процессы, влияла на эффективное плодородие. Данная мера представляет собой один из факторов мобилизации питательных элементов, о чем свидетельствуют многочисленные научные работы, проводимые в разных регионах. Сегодня большинство ученых считают, что наиболее приемлемым решением проблемы регулирования почвенных процессов является не противопоставление плуга плоскорезу и наоборот, а разумное чередование в севооборотах вспашки с поверхностными и безотвальными воздействиями.
В рамках опыта были выявлены закономерности динамики содержания и распределения элементов питания в пахотном горизонте в зависимости от применяемых систем основной обработки почвы в севообороте, а также установлено, что вниз по профилю участка их количество уменьшалось. Следует отметить, что наиболее заметным этот процесс был на вариантах с систематическим использованием бесплужных технологий. В результате дифференциации пахотного слоя по плодородию на фоне постоянной обработки без оборота пласта содержание питательных компонентов в верхней части увеличивалось, а в нижней — уменьшалось. Особенно отчетливо данное явление наблюдалось в отношении концентрации подвижного фосфора и обменного калия. Так, на фоне поверхностной технологии разница в содержании первого элемента между верхним и нижним слоем составила 59 мг/кг, а второго — 63 мг/кг. При безотвальной схеме этот показатель равнялся 48 и 44 мг/кг почвы соответственно.
СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ПОДХОД
В технологиях, основанных на отвальной вспашке и комбинированной отвально-безотвальной обработке, в большинстве случаев содержание питательных элементов по профилю пахотного слоя оказалось более равномерным. Разница по концентрации Р2О5 и К2О между верхним и нижним горизонтами составляла 20 и 24 мг/кг почвы в первом случае, 21 и 31 мг/кг — при реализации второго обозначенного подхода. Установленная закономерность была характерна в том числе при анализе количества нитратного азота. В зернопаропропашном севообороте схемы основной обработки также заметно влияли на распределение подвижных питательных компонентов по профилю пахотного горизонта перед посевом. Кроме того, эти технологии по-разному воздействовали на процессы накопления и разложения органического вещества. В традиционной отвальной и систематической поверхностной обработках по истечении трех ротаций зернопропашного севооборота наблюдалось снижение содержания гумуса от исходного на 0,38 и 0,32% соответственно. Его концентрация по завершении третьей ротации также уменьшалась — по вариантам технологий она составляла 0,01–0,06%.
Таким образом, результаты наблюдений за динамикой ключевых подвижных форм питательных элементов и гумуса показали, что основная обработка почвы на изменение их количества существенного влияния не оказывала. Систематическое применение минеральных удобрений в севообороте способствовало повышению объема необходимых веществ в пахотном слое. При длительном использовании технологии без оборота пласта, особенно поверхностного систематического способа, усиливались процессы дифференциации горизонта по плодородию с увеличением концентрации минералов в верхней его части. Равномерному их распределению по профилю пахотного слоя и несколько большему содержанию помогала схема комбинированной отвально-безотвальной обработки в севообороте.
Плодородие черноземов : как мы его теряем
Н.А. Зеленский, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой растениеводства Донского ГАУ
Продуктивность сельскохозяйственных культур предстоит повышать посредством не технократических, а естественных методов, максимально адаптированных к конкретным ландшафтам.
Когда «современное» не значит «лучше»
В начале нового тысячелетия четко обозначились отрицательные последствия интенсивной обработки почвы, упрощения полевых севооборотов на фоне экстенсивной химизации современного земледелия.
Оказалось, что современные приемы, используемые в земледелии, провоцируют ухудшение физических, химических и биологических свойств почвы, возникновение эрозионных процессов и ухудшение качества растениеводческой и животноводческой продукции. Так, в современных агроценозах Южного Федерального округа отмечается прогрессирующая дегумификация, уплотнение пахотного и корнеобитаемого слоев почвы.
Вдумаемся в следующие цифры: общая площадь эродированных земель только в Ростовской области более 4,5 млн га. Вследствие смыва почвы на пашне Ростовской области ежегодно теряется 54,2 тыс. т азота, 27,1 тыс. т фосфора и 542 тыс. т калия. Это значительно больше того количества туков, которое применяется в области. Из-за эрозии заиливаются реки, нарушается водный режим почвы, более засушливым становится климат. От большинства степных рек остались только их названия, так как их русло заилено плодородной почвой.
Черная работа черных паров
Осадки летнего периода часто носят ливневый характер и вызывают интенсивное развитие водной эрозии. Кроме того, накаляясь под лучами летнего солнца, черный пар повышает температуру воздуха, увеличивая засушливость климата. А ведь только в Ростовской области ежегодно под черные пары отводят до 1 млн
гектаров, что, несомненно, приводит к повышению температуры воздуха. Эти цифры свидетельствуют о прямой связи прогрессирующей деградации почвы с частыми засухами.
Почему непродуктивны интенсивные сорта
В современных условиях развития сельскохозяйственного производства, при переходе к севооборотам с короткой ротацией повысился односторонний вынос элементов питания, увеличилась численность популяций возбудителей болезней и сорняков, существенно изменился их видовой состав и возросли потери урожая.
Переход к четырехпольным севооборотам (черный пар-озимая пшеница-яровой ячмень-подсолнечник), которые стали основным видом севооборотов во многих районах Ростовской области, вызывает прогрессирующие эрозионные процессы, усиливающие потери гумуса и деградацию почв. В таких условиях любые усилия земледельцев по повышению урожайности (внесение удобрений, внедрение новых сортов, средств защиты растений и т.п.) оказываются высокозатратными и напрасными.
В этих условиях научное и практическое земледелие стоит перед необходимостью разработки и реализации на практике принципов экологически безопасного ведения сельскохозяйственного производства, и в частности земледелия, в основе которых лежит сохранение почвенного плодородия и рациональное использование земельных ресурсов. Система восстановления почвенного плодородия должна рассматриваться как средство регулирования биологического круговорота веществ, нарушаемого неоправданным отчуждением из агроэкосистемы большей части производимой биомассы.
Повышение культуры земледелия в соответствии с новыми воззрениями должно осуществляться не только за счет интенсификации и химизации, но и за счет улучшения биологических свойств почвы и активизации почвообразовательного процесса.
Из опыта обуздания эрозии
В настоящее время на сортоучастках в различных почвенно-климатических условиях Ростовской области урожайность современных сортов озимой пшеницы составляет до 80-100 ц/га и более, а в производственных условиях эти же сорта даже в благоприятные годы формируют урожайность на уровне 35-40 ц/га.
Потенциал современных сортов озимой пшеницы радует, а значительный разрыв в урожайности на опытных и производственных посевах свидетельствует о больших проблемах наших черноземов.
Интенсивные эрозионные процессы, которые были отмечены в большинстве районов Ростовской области, расположенных на склоновых землях восточных отрогов Донецкого кряжа, в 2003-2006 годах со всей очевидностью показали, что огромный ущерб сельскому хозяйству наносит водная эрозия. На склонах с уклоном более 2° суммарный смыв почвы с незащищенной зяби составил более 170 м3/га, тогда как на полях под многолетними травами смыв почвы практически отсутствовал.
Невольно напрашивается вопрос: что же будет с нашим национальным достоянием, плодородными чорноземами, в недалеком будущем?
В связи с этим хочется привести слова выдающегося селекционера второй половины ХХ века, академика РАСХН И.Г. Калиненко: «Еще не поздно остановиться, переосмыслить происходящее и принять решительные меры, позволяющие на первых порах сохранить хотя бы то плодородие, которое имеется, а затем идти по пути его дальнейшего повышения. Считаю крайне необходимым безотлагательно заменить в основных зернопроизводящих районах страны существующие зернопаропропашные севообороты на травопольные. Считаю это практически единственным сегодня средством для восстановления утраченных структур и плодородия почвы. Другого пути у сельского хозяйства нет. ». Это высказывание авторитетного академика можно считать завещанием и руководством к действию для специалистов сельского хозяйства. Основываясь на рекомендациях И.Г. Калиненко, какие же выходы видятся из сложившегося положения с плодородием почв в Ростовской области и Южном Федеральном округе в целом?
Многолетние бобовые в агроценозах черноземья
На значительной территории Ростовской области, расположенной на восточных отрогах Донецкого кряжа, в настоящее время особая роль принадлежит многолетним травам, и в первую очередь бобовым, как важнейшему биологическому компоненту системы земледелия на ландшафтной основе.
Многолетние исследования ученых Донского ГАУ и широкое внедрение их разработок в производство показало высокую эффективность эколого-адаптивной системы земледелия на ландшафтной основе, где бобовым культурам принадлежит ведущая роль.
Бобовые культуры в агроценозах Ростовской области (люцерна, эспарцет, донник, озимая вика, горох, соя) являются источником свежего органического вещества, дешевого биологического азота и фосфора, надежным почвозащитным средством и прекрасными предшественниками для озимой пшеницы и других культур. Особого внимания заслуживают многолетние бобовые травы, которые накапливают в почве в 2,5-3,0 раза больше растительных остатков, чем зерновые культуры, в которых содержится 1,7-2,0% азота и до 0,5% фосфора.
Многолетние бобовые травы можно вводить в любые севообороты, используя их в занятых, сидеральных и кулисно-мульчирущих парах и в бинарных посевах с подсолнечником и кукурузой.
Наши расчеты показывают, что расширение площади посева многолетних бобовых трав, например в Октябрьском районе Ростовской области, до 20 тыс. га будет равноценно внесению в почву 2 тыс. тонн фосфорных и до 8 тыс. тонн азотных удобрений. При этом необходимо отметить, что эти экологически безопасные элементы питания равномерно распределены по всему корнеобитаемому слою почвы, практически без значительных затрат энергии и финансовых средств. Таким элементам питания растений не грозит вымывание из почвы в более глубокие слои и потеря с поверхностным стоком, так как смыва на посевах многолетних трав практически не наблюдается.
Биологизация приемов интенсификации земледелия позволяет в наибольшей степени реализовать адаптивный потенциал современных сортов возделываемых культур за счет агроэкологического районирования и применения дифференцированной технологии их возделывания.
Для широкого внедрения отмеченных мероприятий понадобится время и преодоление большого психологического барьера всех работников сельскохозяйственной науки и производства. Потребуются новые разработки и совершенствование существующих современных технологий в зернотравянопропашных севооборотах, но начинать, в первую очередь, необходимо с организации территории агроландшафтов и семеноводства многолетних бобовых трав.
В структуре факторов адаптивной интенсификации сельскохозяйственного производства конструирование агроценозов и агроэкосистем следует рассматривать в качестве решающего средства повышения их потенциальной продуктивности и экологической устойчивости. Другого пути у современного сельскохозяйственного производства нет.
Деградация земель: причины и последствия
Деградация земель – это процесс, в результате которого ухудшается качество почвы, происходящий из-за таких аспектов, как неправильное землепользование, сельское хозяйство и пастбище, городские или промышленные цели. Процесс связан с ухудшением физического, биологического и химического состояния покрова планеты.
Причины деградации земель
Формы деградации земель: снижение плодородия почвы, неблагоприятные изменения щелочности, кислотности или солености, экстремальное затопление, использование токсичных загрязнителей почвы, эрозия и ухудшение ее структурного состояния. Эти элементы ежегодно способствуют значительному снижению качества земли. Чрезмерная ее деградация, таким образом, приводит к немедленным и долгосрочным воздействиям, которые приводят к серьезным глобальным экологическим проблемам.
В то время как деградация почвы может происходить естественным путем, она сильно подвержена антропогенной деятельности. Кроме того, изменение климата в сочетании с деятельностью человека продолжает усугублять деградацию почвы.
Факторы, вызывающие деградацию земель
Причины деградации земель:
Все указанные выше физические факторы приводят к различным типам эрозии почвы (главным образом, водной и ветровой эрозии) и действиям по отслоению почвы, и их физические силы в конечном итоге изменяют состав и структуру почвы, изнашивая верхний слой почвы, а также органическое вещество. В долгосрочной перспективе физические силы и процессы выветривания приводят к снижению плодородия почвы и неблагоприятным изменениям в составе / структуре почвы.
Кроме того, деградация земель сельскохозяйственного назначения непосредственно связано с чрезмерным и неправильным использованием пестицидов и химических удобрений убивают организмы, которые способствуют связыванию почвы. Большинство методов ведения сельского хозяйства непосредственно касаются применения удобрений и пестицидов. Нередко это сопровождается их неправильным или чрезмерным применением. Результат – уничтожение полезных бактерий и других микроорганизмов, которые помогают в формировании почвы.
Причины деградации земель по вине человека
Другие причины деградации земель:
Сложные формы химических веществ удобрения также ответственны за денатурирование основных минералов почвы, вызывая потери питательных веществ из почвы. Следовательно, неправильное или чрезмерное использование удобрений увеличивает скорость деградации почвы, разрушая биологическую активность почвы и накапливая токсичность из-за неправильного использования удобрений.
Все это приводит в тому, что запускаются необратимые процессы деградации земель, снижение биоразнообразия стимулирует следующий виток деструктивных процессов.
Решение проблемы деградации земель
Снижение качества почвы является одной из основных причин деградации земель и считается причиной 84% постоянно уменьшающихся площадей. Год за годом огромные акры земли теряются из-за эрозии почвы и загрязнения. Около 40% сельскохозяйственных угодий в мире значительно ухудшается по качеству из-за эрозии и использования химических удобрений, которые препятствуют регенерации земли. Снижение качества почвы в результате чрезмерного применения сельскохозяйственных химических удобрений также приводит к загрязнению воды и земли.
Пути решения этой проблемы:
Все эти меры требуют взвешенного и грамотного решения со стороны государственных властей разных государств. Они затронут не только сельское хозяйство, доля которого в развитых странах около 1%, но и строительный, промышленный комплекс, обеспечивающий в значительной степени благосостояние граждан. Поэтому такие решения не вызовут массового одобрения со стороны населения, особенно развитых стран. Но они необходимы, чтобы остановить деградацию земель в глобальном масштабе.