Агрохимия, 2023, № 2, стр. 3-9

ВВЕДЕНИЕ

Продовольственную безопасность любого государства обеспечивает в первую очередь наличие одного из важнейших неперемещаемых и незаменимых экономических ресурсов – земельного. В Приморском крае доля сельскохозяйственных угодий составляет 10.07% от общей площади сельскохозяйственных угодий Дальневосточного федерального округа. В составе земель сельскохозяйственного назначения края это более 80%, из которых на пашню приходится 703.8 тыс. га (19.676%). Данные показатели постепенно и неуклонно снижаются, в частности, за счет перевода земель в другие категории [1]. Тем важнее поддержание стабильного уровня плодородия почв, изменение которого на земледельческих территориях находится в тесной зависимости от действия нескольких разнонаправленных факторов. Снижению уровня плодородия, с одной стороны, способствуют интенсификация процессов минерализации органического вещества в почвах под влиянием глобального изменения климата и распашки, снижение запасов питательных элементов вследствие их отчуждения урожаем. С другой стороны, внесение удобрений, различные мелиоративные и агротехнические мероприятия стабилизируют и улучшают агрохимические показатели почв. В зависимости от преобладающего действия данных факторов плодородие пахотных почв может снижаться, стабилизироваться либо улучшаться относительно исходного состояния.

Значительное снижение внесения минеральных и практически полное отсутствие органических удобрений, фактический отказ от системы сбалансированных севооборотов ради выращивания более выгодных полевых культур ведут к снижению плодородия и деградации интенсивно используемых почв [2–4]. Общемировая тенденция к использованию в качестве доминирующих высокоурожайных сортов сои и кукурузы способствует заметному уменьшению обеспеченности почв элементами питания. В связи с этим в последние годы в США и Канаде зафиксировано увеличение количества пахотных угодий с критически низким уровнем содержания подвижных форм фосфора и калия [5].

В Приморском крае доля сельскохозяйственных угодий с неблагоприятными агрохимическими свойствами почв, с учетом возможных комбинаций негативно влияющих факторов, составляет 93.26%. При этом доля средне-, сильно- и очень сильнокислых почв (рН <5.0) равна 26.95% [1]. Хотя, согласно концепции нейтрального баланса, по показателю продуктивности в Приморье доля земель в стабильном и улучшенном состоянии составляет более 90%, край находится в первой десятке субъектов РФ по снижению запасов органического углерода в агропочвах [6].

Вследствие отсутствия центра агрохимической службы почвенно-агрохимическое обследование сельскохозяйственных земель, позволяющее определить эффективность комплекса агротехнических, агрохимических, противоэрозийных, мелиоративных и других мероприятий, в Приморье проводится крайне нерегулярно и на небольших площадях [3, 7]. Мизерные сведения о плодородии являются одним из следствий активно проводимой земельной политики, в которой земли рассматриваются лишь как недвижимость, а не природный ресурс, являющийся национальным достоянием [8].

В почвенном покрове Приморского края одними из наиболее плодородных считаются луговые дифференцированные почвы. Несмотря на то, что они занимают всего 953.2 тыс. га (5.79%), на них приходится 34.5% пахотных угодий, поэтому анализ динамики свойств данных почв представляет как научный, так и практический интерес [9]. Данные почвы имеют преимущественно средне- и тяжелосуглинистый состав, приурочены к пологим низковершинным увалам и террасам среднечетвертичного возраста, формируются под разнотравно-злаковыми остепненными лугами и в настоящее время в целинном состоянии практически не встречаются (рис. 1) [10].

К сожалению, анализ имеющихся литературных и картографических материалов часто вызывает затруднение вследствие отсутствия в России единой общепризнанной классификации почв. Согласно классификации и диагностике почв СССР [11], исследованные почвы относятся к луговым подбелам оподзоленным, при кадастровой оценке сельскохозяйственных угодий Приморского края они были выделены как лугово-бурые оподзоленные [12]. В Классификации почв России данные почвы соответствуют агротемногумусовым подбелам [13, 14]. В научной литературе они встречаются как луговые подбелы, лугово-бурые и лугово-бурые отбеленные почвы [2, 10]. В Едином государственном реестре почвенных ресурсов России (ЕГРПРР) эти почвы описаны как луговые дифференцированные [15].

Цель работы – установить на реперных участках тренды изменения плодородия луговых дифференцированных почв Приморья в условиях длительного интенсивного сельскохозяйственного использования.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Для выявления плодородия среднесуглинистых луговых дифференцированных почв были использованы результаты агрохимического обследования почв реперных полей сотрудниками ГЦАС “Приморский” в 1986 г. и авторами в 2021 г. Данные агрохимических свойств целинных ненарушенных почв получены из литературных источников [10] и фондовых материалов ФНЦ биоразнообразия ДВО РАН.

Обследование почв проводили на реперных участках, расположенных на землях сельскохозяйственного назначения согласно методическим указаниям по проведению локального мониторинга на реперных и контрольных участках [16]. Площадь каждого реперного участка составляла 8 га. Для уточнения классификационной принадлежности почв были заложены пробные площадки размером 10 × 10 м с почвенными разрезами, смешанные образцы из пахотного слоя (0–20 см) отобраны ручным буром методом конверта (рис. 1). Аналитические работы были выполнены согласно общепринятым методикам: содержание гумуса определяли методом И.В. Тюрина, pH_KCl – потенциометрическим методом на pH-метре FE20-Kit FiveEasy (Mettler Toledo, Швейцария), гидролитическую кислотность – по Каппену, сумму обменных оснований – по Каппену–Гильковицу. Подвижные соединения элементов питания определяли в 0.2 н. солянокислой вытяжке (по методу Кирсанова), фосфор – колориметрическим методом на КФК-2, калий – методом пламенной фотометрии на ПФА-378 [17]. Все определения выполнены в трехкратной повторности. Оценку агрохимических показателей проводили по шкале, разработанной В.И. Ознобихиным и Э.П. Синельниковым для почв Приморского края [18].

Показатель агрохимического состояния почвы (АСП), отражающий сочетание гумусово-пищевых и физико-химических параметров, рассчитывали как среднее от суммы индивидуальных показателей, каждый из которых определяли по формуле С.Д. Черемушкина [19]:

где X_fact – фактическая величина агрохимического показателя, X_opt и X_min – оптимальная и минимальная величины для данной почвы. Для Приморского края X_opt и X_min были определены Э.П. Синельниковым и Ю.И. Слабко в результате многолетних исследований (табл. 1) [2]. Все статистические характеристики получены с помощью программы Microsoft Office Excel 2007. Оценка различий средних величин сопряженных выборок агрохимических свойств почв 1986 и 2021 гг. по t-критерию Стьюдента показала, что разница была существенной только для содержания обменного калия.

В конце прошлого века (1970–1990 гг.) на исследуемых полях в полевой севооборот входили зерновые с подсевом многолетних трав, пар сидеральный, соя, зерновые (ячмень, овес, гречиха, пшеница), многолетние травы. В настоящее время выращивают только сою и кукурузу в чередовании.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Естественные луговые дифференцированные почвы Приморья обладают достаточно высоким уровнем плодородия. Преимущественно слабокислые, они хорошо гумусированы, характеризуются средним содержанием подвижного фосфора и высоким содержанием доступного калия. Сумма обменных оснований в них оценивается как высокая, а степень насыщенности почвенного поглощающего комплекса обменными основаниями – как повышенная (табл. 2).

Интенсивное использование почв в земледелии заметно изменило их свойства. Распашка способствовала снижению содержания гумуса и подвижного фосфора, гидролитической кислотности и суммы обменных оснований. На прежнем уровне остались величина обменной кислотности и степень насыщенности почв основаниями. Снизилась вариабельность большинства изученных показателей.

За период 1986–2021 гг. среднее содержание гумуса в почвах реперных участков несколько возросло (на 0.14%), но по-прежнему оценивается как ниже среднего (табл. 3). При этом на участках Степной и Ленинский в настоящее время оно выросло до среднего, в то время как на участках Благодатный, Поповский и Михайловский осталось в прежней градации при снижении числовых показателей. Минимальное содержание сохранилось на прежнем уровне, но выросли максимальные показатели, заметно увеличился коэффициент вариации, что было результатом заметного увеличения содержания гумуса на отдельных полях, а не его равномерного роста повсеместно. Стагнация слабой обеспеченности гумусом является следствием практически полного прекращения внесения навоза, когда пополнение почв органическим веществом происходит лишь за счет листового опада и пожнивных остатков [20, 21]. Кроме этого, при устоявшемся производстве аграрной продукции происходит также стабилизация накопления и трансформации корневого детрита, а одним из наиболее реалистичных способов накопления гумуса является введение в севооборот посевов трав [22, 23]. В современном интенсивном земледелии роль гумуса как источника элементов питания невелика, но его значение в регулировании гидрофизического и биологического режимов огромно, как и его санитарно-буферная функция [24].

Величина обменной кислотности в целом изменилась слабо, уменьшился диапазон варьирования. Подкисление отмечено на участках Воздвиженский (переход из почв слабокислых в среднекислые) и Поповский (переход из близких к нейтральным в слабокислые). Улучшились показатели на участках Степной и Михайловский. Сложившаяся ситуация несомненно вызвана несбалансированным известкованием. Средняя величина гидролитической кислотности снизилась с низкой до очень низкой. Полученные данные подтверждают наличие тесной связи между величинами обменной и гидролитической кислотностей: r = –0.76, (1986 г.) и r = –0.97 (2021 г.) (при P = 0.95), что ранее было отмечено также для дерново-подзолистых почв [25]. Для обоих параметров сузился диапазон изменений и снизился коэффициент варьирования.

Средняя величина суммы обменных оснований в период с 1986 по 2021 г. снизилась с высокого уровня до повышенного, при этом увеличились пределы изменений и величина коэффициента вариации. Наиболее заметное снижение отмечено на участках Благодатный и Поповский (до среднего уровня). Подобный тренд к снижению величины суммы обменных оснований при длительном использовании почв в земледелии уже был отмечен для серых лесных почв [26]. Степень насыщенности почв основаниями со временем практически не изменилась, оставаясь на повышенном уровне.

Среднее содержание подвижного фосфора на реперных участках в 1986 г. оценивалось как низкое, в 2021 г. – как очень низкое. Значительное снижение зафиксировано на участках Воздвиженский, Степной, Поповский, небольшой рост – на участках Благодатный и Михайловский. За счет уменьшения максимальных показателей снизились и пределы их изменений, хотя коэффициент вариации остался практически на прежнем уровне, что указывало на высокую степень неоднородности обеспеченности исследованных участков доступным для растений фосфором. Поскольку ≈80% поглощенного фосфора отчуждается урожаем, возникает насущная необходимость в регулярном его внесении в виде удобрений [5, 27], тем более, что активно практикуемые в последнее время бессменные посевы или плодосмены соя–кукуруза способствуют повышенному выносу фосфора из почв. Полученные данные подтверждали нетативное состояние почв Дальнего Востока, где пахотные почвы с очень низким и низким содержанием фосфора составляют 59.1% [1]. Поэтому сбалансированное и обоснованное внесение фосфорных удобрений не потеряло своей актуальности [2, 3].

Результатом внесения калийных удобрения стало заметное улучшение обеспеченности почв подвижным калием [28], его содержание из градации среднее преимущественно перешло в градацию высокое. Как повышенное оно характеризуется только на участках Воздвиженский и Благодатный.

Анализ величин рассчитанного комплексного показателя агрохимического состояния почвы (АСП) свидетельствовал о разнонаправленности изменения плодородия исследованных реперных участков (рис. 2). В наибольшей степени за период 1986–2021 гг. величина показателя АСП увеличилась на участках Михайловский (за счет снижения обменной кислотности и увеличения содержания фосфора и калия), Ленинский (за счет увеличения содержания гумуса, подвижного калия и суммы обменных оснований и снижения гидролитической кислотности) и Воздвиженский (за счет увеличения содержания гумуса, подвижного калия и суммы обменных оснований). Практически стабильным осталось состояние плодородия на участке Степной (несмотря на увеличение содержания гумуса и подвижного калия произошло резкое снижение содержания подвижного фосфора). Уровень плодородия реперного участка Благодатный снизился за счет уменьшения содержания гумуса и обменных оснований, а участка Поповский – еще и за счет снижения количества подвижного фосфора. Средняя величина АСП реперных участков увеличилась с 66 (1986 г.) до 74 (2021 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, интенсивное использование луговых дифференцированных почв в качестве пахотных угодий заметно изменило их свойства. После распашки в почвах зафиксировано снижение содержания гумуса, показателей гидролитической кислотности, содержания суммы обменных оснований и подвижного фосфора. За период интенсивного использования (1986–2021 гг.) содержание гумуса, обменная кислотность и степень насыщенности основаниями в целом практически не изменились. Выявлено снижение величины гидролитической кислотности и содержания подвижного фосфора, а также значительное увеличение содержания подвижного калия.

Величина комплексного показателя агрохимического состояния почвы (АСП) свидетельствовала о разнонаправленности изменения плодородия почв различных реперных участков, но средний показатель АСП за исследованный период увеличился. Уровень плодородия вырос на участках Ленинский, Михайловский и Воздвиженский, стабилизировался на участке Степной и снизился на участках Благодатный и Поповский.

В настоящий момент нет достаточных оснований говорить о значительном ухудшении агрохимического состояния исследованных луговых дифференцированных почв реперных участков Приморского края, хотя очевидна насущная необходимость в повсеместном внесении фосфорных удобрений и снижении дифференциации плодородия почв различных участков.