close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Чувашева Елена Сергеевна. Агроэкологическая оценка почв агробиологической станции ОГУ

код для вставки
2
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 4
ГЛАВА 1. СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ .............................. 7
1.1. Питательные вещества для растений .................................................................. 7
1.2. Потребность в продовольствии............................................................................ 9
1.3. Проблемы сельского хозяйства.......................................................................... 15
ГЛАВА 2. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ ...................................................... 30
2.1. Климат и сельское хозяйство ............................................................................. 30
2.2 Климат Орловской области ................................................................................. 34
2.3. Рельеф Орловской области как фактор почвообразования ............................ 36
2.4 Растительность района исследования ................................................................ 37
2.5 Геологическое строение и гидрогеологические условия района
агробиостанции ОГУ.................................................................................................. 38
2.6. Почвенный покров Орловской области ............................................................ 43
ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ........................................... 45
3.1. Объекты исследования........................................................................................ 45
3.2. Методы исследования ......................................................................................... 45
ГЛАВА 4. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ АГРОБИОСТАНЦИИ
ОРЛОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМЕНИ И.С.
ТУРГЕНЕВА .................................................................................................................. 46
4.1. Особенности морфологического строения почв .............................................. 46
4.2. Анализ качественного состояния почв ............................................................. 48
4.3. Кислотно-основные свойства почв Агробиостанции ...................................... 51
4.4. Термогравиметрические исследования почв .................................................... 53
4.5 Агроэкологическая оценка почв ......................................................................... 59
4.6 Расчѐт доз удобрений необходимых для роста и развития растений ............. 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................. 64
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:............................................................................................ 66
АННОТАЦИЯ ................................................................................................................ 73
4
ВВЕДЕНИЕ
С каждым годом население нашей планеты увеличивается, а почвенные
ресурсы земного шара ограничены как по площади, так и по качеству. Кроме того,
значительные
территории
суши
Земли
и
нашей
страны
представлены
малопригодными и непригодными для сельскохозяйственного производства
почвами. Для человечества стала глобальной проблема продовольственных
ресурсов [42]. В успешном решении продовольственной проблемы ведущую роль
играет
эффективное использование земельных
ресурсов,
планомерное
и
систематическое повышение плодородия почв [46].
Приоритетное значение сельскохозяйственного производства определяет,
прежде всего, его большую социальную значимость в решении проблемы
надѐжного обеспечения населения продовольствием. В настоящее время
наблюдается значительный спад сельскохозяйственного производства [54].
Быстрое нарастание темпов и масштабов деградации земельных ресурсов
в настоящее время связано со спадом сельскохозяйственного производства.
Основными
причинами
сокращения
аграрных
площадей
стало
развитие
эрозионных процессов, зарастание лесом и кустарником, подтопление и
заболачивание земель, отчуждение земель на несельскохозяйственные нужды. В
некоторых регионах эти процессы проходили на фоне попытки компенсировать
сокращение ценных аграрных земель за счет вовлечения в сельскохозяйственный
оборот новых участков [73].
Причем
подавляющая
часть
вновь
осваиваемых
земель
является
малоплодородной. Поэтому можно говорить не только об уменьшении пахотных
площадей, но и об ухудшении их качества в целом. Богатство и разнообразие
почв в Центрально-чернозѐмном регионе и Орловской области в частности
требует более детальной их диагностики и пристального изучения, т.к. это
позволит правильно подобрать и разработать агротехнику возделывания культур,
спланировать мероприятия по улучшению плодородия земельных угодий области
и повышение урожайности сельскохозяйственных культур путѐм рационального
5
применения
удобрений,
которое
должно
базироваться
на
результатах
Орловского
государственного
агрохимического обследования почв [63].
Почвенный
покров
Агробиостанции
университета испытывает значительную антропогенную нагрузку. Это приводит к
появлению деградационных изменений в почвенном покрове [64, 73]. Большую
роль для поддержания почвенного плодородия играет знание процессов,
вызванных воздействием возделываемых культур. Качественными показателями
протекания этих процессов служит морфологическое изменение профиля и
агрохимические свойства почв, характеризующие их питательный режим.
Целью работы стало выявление влияния косточковых пород и овощных
культур на качественный состав темно-серых лесных почв Агробиостанции.
В соответствии с поставленной целью нами были сформулированы
следующие задачи:
 провести морфогенетический анализ почв сада косточковых культур и
поля овощного севооборота;
 выявить отличия в профильном распределении основных питательных
элементов;
 проанализировать кислотно-основные свойства почв;
 сравнить гумусовое вещество почв сада косточковых культур и поля
овощного севооборота, и выявить произошедшие изменения под
влиянием данных ценозов.
Объектом исследования являются почвы Агробиостанции Орловского
государственного университета имени И.С. Тургенева. Образцы отбирались в
саду косточковых культур и на поле овощного севооборота.
Предметом исследования являются показатели качества почв.
Для анализа основных агрохимических показателей, таких как рН, обменная
и гидролитическая кислотность, степень насыщенности почв основаниями,
содержание
подвижных
форм
фосфора,
азота
и
калия,
использовались
стандартные методы [1, 2, 3]. Термогравиметрический анализ почв и определение
содержания гумуса, его активной и инертной части проводилось на диреватографе
6
марки Q-1500D системы Ф. Паулик, И. Паулик, Л. Эрдеи, завода МОМ, Венгрия.
Режим работы аппаратуры: DTA – 500, DTG – 1, TG – 500, Т – 20-1000 ºС, навеска
200 мг. Количественное разделение органического вещества на активное и
инертное производили по методу Л.С. Травниковой [72]. Суть методики
заключается
гумусовых
в
следующем.
веществ
интенсивности,
более
Разрушение
сопровождается
менее
термоустойчивой
формированием
термоустойчивой
–
эффектов
значительно
более
группы
высокой
низкой
интенсивности, что позволяет по резкому изменению характера кривой ДТG
различить эти группы гумусовых веществ. Органическое вещество, сгорающее до
температуры, с которой начинается резкое снижение скорости изменения потери
массы вещества, относят к более активным, соединения, разрушившиеся после
достижения этой температуры, – к более инертным.
Теоретическая и практическая значимость работы. Впервые в условиях
средней полосы России начаты исследования по влиянию косточковых культур на
темно-серые
лесные
почвы.
Полученные
данные
позволяют
раскрыть
направленность эволюционных изменений почв в сложившейся обстановке и
вовремя предотвратить возможные деградационные процессы, а также лучше
контролировать качество и количество получаемого урожая.
7
ГЛАВА 1. СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
1.1. Питательные вещества для растений
Растения формируют свою сложную органическую материю из воды и
питательных веществ, извлекаемых из почвы, двуокиси углерода, получаемой из
воздуха, и энергии солнечного света.
Шесть из питательных элементов используются растениями в относительно
больших количествах: азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний. Они входят в
состав многих компонентов растений, таких как белки, нуклеиновые кислоты и
хлорофилл, и необходимы для таких процессов, как перенос энергии,
поддержание тургора и функционирование ферментов.
Остальные
питательные
вещества
относятся
к
микроэлементам
и
выполняют ряд важных функций в метаболизме. Металлы являются составной
частью ферментов [18].
Для оптимального роста питательные вещества должны быть доступны
растениям: в виде почвенных растворов; в достаточных и сбалансированных
количествах, в нужное время [49].
Недостаток
или
серьезный
дисбаланс
питательных
элементов
отрицательным образом сказывается на росте и развитии растений. На рисунке 1
и 2 представлен ряд растений с характерными признаками недостатка
питательных веществ.
Растения снабжаются питательными веществами в основном за счет:
 высвобождения питательных веществ из почвенных запасов;
 разложения растительных остатков;
 внесения органических удобрений;
 внесения минеральных удобрений;
 биологической фиксации азота;
 осаждения из воздушного пространства.
8
Извлекаемые из почвы питательные вещества необходимо восполнять. В
противном случае почва истощается, страдает урожайность и, в конечном итоге,
наступает бесплодие.
В почвах имеются запасы питательных веществ. Например, содержание
азота в пахотном горизонте может меняться в пределах от 3 до 20 т/га. Однако эти
запасы присутствуют главным образом в недоступных для растений формах;
лишь небольшая часть их ежегодно высвобождается в результате биологической
жизнедеятельности или химических процессов. Растения могут усваивать
питательные вещества только в виде водорастворимых соединений.
Недостаток азота
Недостаток серы
Недостаток магния
Рисунок 1. – Недостаток питательных веществ в ячмене (растения
с нормальным сбалансированным питанием – слева)
9
Недостаток азота
Недостаток калия
Рисунок 2. - Недостаток питательных
веществ
в
томатах
нормальным
Недостаток фосфора
(растения
с
сбалансированным
питанием – справа)
Когда запаса питательных веществ не хватает для возделываемых культур,
их недостаток можно восполнить за счет дополнительных питательных веществ
путем внесения удобрений. Минеральные удобрения это не чужеродные для
природы вещества: в них содержатся обычные составляющие растений и их
использование основывается на почти 150-летнем опыте [70].
1.2. Потребность в продовольствии
Мировое население выросло с 4 800 млн в 1985 г. до 5 250 млн в 1990 г. и.
согласно среднестатистическим прогнозам Организации Объединенных Наций
(ООН), оно вырастет до 6 100 млн в 2000 г. (рис. 3).
Ожидается, что уже в следующем столетии население достигнет 10 000
миллионов человек. Более 90% прироста населения придется на долю
развивающихся стран. Рост населения вкупе с ожидаемым ростом дохода на душу
населения приведут к ежегодному увеличению спроса на продукты питания и
другую сельхозпродукцию в размере 3,1%.
Сегодняшнюю потребность в продовольствии удовлетворить можно, однако
растущая будущая потребность поставит сельское хозяйство и его ресурсы в
10
очень сложное положение, особенно в некоторых развивающихся странах. В
отдельных регионах вполне вероятно учащение случаев нехватки продовольствия.
Остальные страны
Япония
США
Европейские страны, за искл.
СНГ
Рисунок 3. - Рост населения, 1950-2025 гг. [21].
За период с 1961 по 1985 гг. общий объем производства продуктов питания
ежегодно возрастал в среднем на 3,2% в развивающихся странах и на 2,0% в
развитых странах. Согласно данным Продовольственной и сельскохозяйственной
организации ООН (ФАО), прирост имел место примерно на одну треть за счет
увеличения уборочных площадей и на две трети за счет повышения урожайности.
За период с 1969 по 1985 гг. средний урожай вырос на 70% по пшенице и на
41 % по рису. Этому способствовало использование новых сортов, высокую
потенциальную урожайность которых можно эксплуатировать путем осторожного
применения пестицидов, увеличение орошаемых площадей, улучшение методов
ведения сельского хозяйства и более широкое использование удобрений. По
расчетам ФАО, эта схема будет иметь место в развивающихся странах и в 19852000 гг.
Существует заметное различие в скорости прироста населения между
разными регионами земного шара. Как видно из рис. 4, население Африки
увеличивается наиболее быстрыми темпами.
Продукты питания предпочтительно производить на месте. Таким образом,
существуют
и
более-менее
соответствующие
региональные
потребности увеличения производства продовольствия.
различия
в
11
Сельское хозяйство - главное занятие деревенских жителей. Оно служит
источником существования для более чем половины населения планеты.
Рост, %
Африка
Латинская Америка
Азия
Развитые страны
Рисунок 4. - Ожидаемый региональный рост населения в 1985-2000 гг [21].
Большую часть наиболее бедных слоев мирового населения составляют
владельцы мелких участков земли или безземельные наемные рабочие в сельских
местностях развивающихся стран.
Торговля, промышленность и связанные с ними области деятельности очень
тесно переплетены и сконцентрированы в городских районах, предлагая занятость
и прочие возможности, вызывающие широкомасштабную миграцию населения в
города. Как следствие этого процесса, в сельских местностях наблюдается
нехватка рабочих рук и квалифицированных кадров.
Большое и постоянно растущее городское население требует изобильной и
дешевой пищи. Фермерам, в свою очередь, нужны приемлемые и стабильные
цены на их продукцию. В этом заключается постоянное противоречие между
интересами сельского и городского сообществ.
Дотации и прочие экономические и политические решения, направленные
на стимулирование роста сельхозпроизводства за счет орошения земель и
использования новых сортов культур, удобрений и пестицидов, имеют ряд
социальных последствий:
 механизация вытесняет ручной труд;
12
 возросшая
потребность
в
займах
ограничивает
возможности
беднейших слоев фермерства и увеличивает их уязвимость при
колебаниях цен и банковских процентов;
 высокие урожаи сбивают цены на продукцию и снижают доходы
сельского населения;
 широкое использование пестицидов при плохом контроле ставит под
угрозу фермеров, сельхозрабочих и экологию.
Распределение собственности на землю и доступность финансовых средств
и кредитов зачастую очень неравномерны; при этом именно крупные
землевладельцы чаще всего получают наибольшую выгоду от применения
прогрессивных методов ведения хозяйства. Такие аспекты сельского хозяйства
стали объектом суровой политической критики в развивающихся странах. Эта
критика направлена также и на сами методы ведения сельского хозяйства,
включая применение удобрений.
Таблица 1. Наличие продовольствия.
Продукты питания для непосредственного потребления,
килокалории на душу населения в день
Регион
1961-63
1987-89
Мир в целом
2320
2700
Развивающиеся страны
1960
2470
■ страны с низким доходом
1870
2370
■ страны со средним доходом
2160
2690
Развитые страны
3090
3420
■ Северная Америка
3250
3660
■ Западная Европа
3110
3530
2590
2960
3160
3430
■
прочие
развитые
страны
с
рыночной экономикой
■ Восточная Европа
Источник: [5, 10].
13
Тем не менее, производство продуктов питания во многих странах было бы
значительно ниже сегодняшнего уровня, если бы не применялись орошение,
пестициды, новые сорта сельхозкультур и удобрения. Напротив, результатом был
бы еще больший упадок.
За период с 1961-63 по 1987-89 гг. среднее потребление продовольствия в
мире выросло с 2 320 до 2 700 ккал/сут на душу населения (Таблица 1).
Высказываемые ранее опасения о возможности хронической широкомасштабной
нехватки
продовольствия
оказались
необоснованными.
Необходимый для человека рацион питания колеблется от 2 000 до 4 000
ккал/день в зависимости от веса, возраста, пола, репродуктивного состояния
(беременность, лактация) и физической активности. Пища должна содержать
белок; обычно считается нормальным 70 г/день (или 11 г азота в день). Если белок
высокого питательного качества и легко усваивается, необходимое количество
может быть ниже, порядка 50 г/день.
Вопрос о необходимом количестве белков начал терять свою остроту, когда
стало ясно, что потребность в них обычно удовлетворяется при условии
обеспечения энергетических нужд рациона [24].
Разнообразный рацион обычно удовлетворяет потребность в минеральных
веществах и таких важных компонентах, как витамины. Однако пищевой режим
многих не отличается разнообразием, и поэтому в некоторых развивающихся
странах часто приходится сталкиваться с авитаминозом - недостатком витаминов,
например, витамина А. Местный дефицит некоторых микроэлементов в почве
может отразиться на полноценности рациона; например, отсутствие йода может
привести к развитию зоба.
Статистика среднего наличия продовольствия по регионам не отражает
существенных различий между отдельными странами. А ведь в отдельно взятой
стране разница в рационе между богатыми, средними и беднейшими слоями
также может быть большой. В некоторых странах с низким доходом обеспечение
продовольствием на человека в 1983-85 гг. не превышало уровень 15-летней
давности. Предполагается, что порядка 350-500 миллионов человек страдают от
14
серьезного недоедания. Проблема хронического голода была решена для большей
части мирового населения, однако она остается насущной для его довольно
значительной меньшей части.
Между регионами имеется большая разница в развитии производства
продуктов питания за последние 20 лет (таблица 2).
В некоторых частях Африки наблюдалось снижение производства продуктов питания на душу населения в связи с неблагоприятными погодными
условиями, экономическими проблемами и военными действиями.
Рост доходов в промышленно развитых странах привел к росту спроса на
мясо и молоко и увеличению их производства, а также изменил структуру
торговли продовольствием и кормами. В частности, в Латинской Америке и
Африке увеличилось производство мяса на экспорт.
Таблица 2. Изменения в производстве продовольствия на душу населения.
Исходный уровень: 1961-64 гг. = 100
Регион
Производство продовольствия на
душу населения
1981-84
1987-90
Мир в целом
112
114
Северная Америка
121
115
Латинская Америка
108
109
Западная Европа
131
135
Восточная Европа и СССР
128
134
Африка
88
88
Ближний Восток
107
106
Дальний Восток
116
129
Азиатские страны с
плановой экономикой
135
156
Источник: [10, 26].
Существенная часть мирового производства зерна идет на корма для скота.
В принципе, промышленно-развитые страны могли бы прокормить значительно
возросшее население за счет перехода на более вегетарианский рацион.
15
Внедрение новых технологий происходило неравномерно, и различия в
используемых сельскохозяйственных технологиях между отдельными регионами
углубились. Таким образом, средний рост производства продуктов питания (в
т/га) был ниже в отдельных частях Азии и Африки, чем в Европе. Однако
относительный рост производства (в процентах) за последние 20 лет был весьма
существенным и во многих развивающихся странах. «Зеленая революция» в
тропиках увенчалась успехом, приведя к росту производства продовольствия,
хотя и в основном на орошаемых землях [13].
1.3. Проблемы сельского хозяйства
Производство продуктов питания зависит от урожайности и площади
обрабатываемых земель.
Урожайность определяется целым рядом факторов. Некоторые из них, такие
как климат и продолжительность вегетационного периода, в значительной
степени не зависят от человека. Такие аспекты, как своевременная обработка
земли и сев, подбор видов и сортов культур, густота посева и эффективность
уборки, оказывают влияние на окончательный урожай, но не рассматриваются в
настоящей книге. В число других, поддающихся контролю факторов урожайности
входят:

землепользование;

водоснабжение;

снабжение питательными веществами;

защита посевов;

улучшение культур путем селекции.
Их регулирование с целью повышения урожайности также приводит к
возникновению экологических проблем.
Земледелие является одной из главных форм воздействия человека на
природные условия. Ферма представляет собой экосистему, коренным образом
отличающуюся от природной среды.
Вопрос не в том, воздействует ли земледелие на окружающую среду, а в
том, приводит ли современное земледелие к неприемлемым экологическим
16
изменениям. Таким образом, ответ на этот вопрос подразумевает оценку выгод и
ущерба. Хотя наука может предоставить фактические данные в качестве основы,
решения о приемлемости воздействия на окружающую среду и адекватности тех
или иных агроприемов лежат скорее в области политики, не ограничиваясь
одними лишь научными и экономическими факторами.
В связи с этим возникает другая очень важная задача - необходимость
создания устойчивого сельского хозяйства, то есть систем и способов его ведения,
которые бы «удовлетворяли потребности сегодняшнего поколения, не подвергая
риску способность будущих поколений прокормить себя [26].
Устойчивое сельское хозяйство ставит во главу угла защиту и уход за
угодьями, уделяя особое внимание предотвращению эрозии и деградации
структуры почвы, бережному использованию ресурсов и вопросам охраны
окружающей среды [14].
В результате деятельности человека земля на нашей планете претерпела
существенные изменения, особенно за последние 100-150 лет.
Суша на земном шаре занимает площадь 14,9 тыс миллионов га, что
составляет 29% общей земной поверхности. Сегодня обрабатывается около 10%
всей площади земли. Еще 14% потенциально пахотопригодны [25].
Возделываемые
площади
примерно
поровну
поделены
между
промышленно-развитыми и развивающимися странами. В развивающихся странах
урожай ежегодно собирается с площади порядка 600 млн га. В XXI веке эта цифра
возрастет примерно на 115 млн га (включая 83 млн га целинных земель и 32 млн
га земель, вводимых в более регулярное пользование).
Между регионами земного шара существуют большие различия в площади
сельскохозяйственных угодий на душу населения (таблица 3). В некоторых из них
продуктивность сельского хозяйства уже с большим трудом справляется с
нуждами растущего населения.
Развивающиеся страны, вместе взятые, обладают большими резервами
потенциально пахотопригодных земель, однако эти резервы распределены
неравномерно.
17
Резервы сельхозугодий сосредоточены главным образом в Африке, где их
площадь составляет порядка 580 млн га (из которых 160 млн га приходится на
долю Заира), и в Латинской Америке - около 680 млн га (520 млн га в Бразилии).
Таблица 3. Площадь обрабатываемых земель на душу населения
Регион
Мир в целом
Северная Америка
Латинская Америка
Западная Европа
Восточная Европа и СССР
Африка
Ближний Восток
Дальний Восток
Азиатские страны с плановой
экономикой
Площадь обрабатываемых земель на душу
населения, га
1964
1984
1990
0,44
0,33
0,28
1,05
0,90
0,86
0,49
0,45
0,41
0,31
0,25
0,24
0,84
0,71
0,67
0,74
0,35
0,31
0,53
0,35
0,30
0,30
0,20
0,14
0,17
0,10
0,08
Источник [10,26].
Однако для использования большей части этих резервных территорий
существуют серьезные препятствия:
 плохое агрономическое качество земель;
 нестабильный характер распределения осадков;
 низкая заселенность;
 противоречия экологическим интересам;
 юридические, социальные и экономические факторы.
В Южной и Юго-Восточной Азии, на Ближнем Востоке и в Северной
Африке резервы сельхозугодий крайне незначительны. В то же время Северная
Америка и Австралия могут существенно увеличить свои возделываемые
площади. В настоящее время эти регионы являются экспортерами продовольствия
[5].
Западная Европа практически не имеет никакой возможности расширить
свои
обрабатываемые
площади.
В
некоторых
регионах
производство
18
сельхозпродукции можно увеличить за счет усиленного орошения в сочетании с
более интенсивным применением удобрений. Восточная Европа и СНГ также
обладают
потенциальными
возможностями
для
увеличения
производства
продуктов питания.
Уничтожение тропических и горных лесов представляет собой вопрос
большой политической и экологической важности. В лесах находятся запасы
ценной древесины и самое большое на земле количество разнообразнейших видов
животных и растений. Леса оказывают воздействие на региональный климат и
характер распределения воды в своих бассейнах; их уничтожение ведет к
увеличению
поступления
двуокиси
углерода
(СО2)
в
атмосферу.
Из
первоначальных 1600 млн га тропических лесов осталось лишь около 900 млн га.
Большая часть этих потерь имела место за последние 200 лет, особенно после
второй мировой войны. Сегодня ежегодно вырубается от 7,6 до 10,6 млн га лесов
и еще 10 млн га в значительной степени теряют свою целостность.
Тропические леса произрастают в:
 Латинской Америке – около 55% (всей мировой площади);
 Юго-Восточной Азии – 22%;
 Африке – 18%;
 других регионах – 5%.
Во всех указанных регионах наблюдается обезлесение, хотя статистические
данные весьма неопределенны.
Леса на плодородных землях представляют собой особенно ценные
экосистемы,
однако
именно
они
подвергаются
наибольшей
Ожидается, что в 1975-2000 гг. вырубка охватит:
 около 15% общей площади под лесом;
 около 55% лесов на потенциально продуктивных землях;
 около 70% лесов на высокоплодородных землях.
Потеря лесов происходит по нескольким причинам:
 вырубка без лесовозобновления;
опасности.
19
 добыча ископаемых без агромелиорации;
 организация крупных животноводческих хозяйств;
 вырубка с целью отвоевания земли безземельными крестьянами;
 растущая доля традиционного оборотного земледелия. При этом леса
намеренно поджигаются для освобождения полей, которые затем
обрабатываются в течение нескольких лет, пока не истощатся
питательные вещества в пахотном слое почвы, и которые затем
оставляются на долгие годы для самовосстановления леса и
восполнения запасов питательных веществ в почве. В связи с
растущими потребностями увеличивающегося населения этот цикл
может сократиться до таких размеров, когда природная система уже
не будет способна к самовосстановлению.
Впрочем, и другие леса также находятся под угрозой. В развивающихся
странах главным топливом для приготовления пищи и отопления остаются дрова.
Рост населения и интенсивное использование земель под обработку ведут к
постоянно увеличивающемуся дефициту этого природного топлива и, как
следствие, к деградации лесов.
Перед развивающимися странами стоят серьезные внутренние социальные
проблемы и проблемы с обеспечением продовольствием. С другой стороны, все
более остро ощущается необходимость сохранения оставшихся девственных
лесов,
заболоченных
земель
и
равнин.
Повышение
урожайности
уже
обрабатываемых угодий могло бы ослабить потребность в освоении новых
земель. Разумное же использование удобрений могло бы повысить местное
производство продовольствия и частично решить проблему [12].
В некоторых районах тропиков и субтропиков имеются плодородные
почвы, однако они зачастую сильно отличаются от почв в районах умеренного
климата, таких как Северо-Западная Европа. Тропические и субтропические
почвы нередко отличаются большим геологическим возрастом; они также
подвергались выщелачиванию в течение очень долгого времени. Поэтому такие
почвы могут испытывать недостаток питательных веществ: как макро-, так и
20
микроэлементов.
Высокая
температура
вызывает
ускоренное
разложение
органических веществ почвы, в результате чего почва может иметь плохую
физическую структуру. Некоторые почвы могут быть слишком кислыми или
щелочными или иметь высокое содержание солей - все эти факторы пагубно
влияют на рост растений. Другие состоят, в основном, из крупнозернистого песка
с низким содержанием питательных веществ; некоторые содержат минералы,
легко образующие серную кислоту при обработке почвы.
При обработке таких почв часто требуются специальные, дорогостоящие
приемы и средства, включая применение удобрений.
Успешное земледелие в условиях кислых тропических и субтропических
почв - задача далеко не простая. Причем проблема заключается не только в
качестве почв, селекции растений, обеспечении питательными веществами,
защите посевов и агротехнических приемах. Она состоит еще и в существующих
в этих регионах системах землевладения, финансировании, материальнотехническом обеспечении, сбыте и образовании [23].
Потери пахотных земель вызывают серьезную тревогу, однако размер этих
потерь в настоящее время можно определить лишь приблизительно. Существуют
большие региональные различия, и лишь очень немногие страны располагают
достоверными данными по этому вопросу. Причем проблема состоит не столько в
количестве, сколько
в качестве ущерба: часто именно
лучшие почвы
подвергаются наибольшему риску [25]. Прямо или косвенно, потери являются,
как правило, следствием бесхозяйственности.
Одним из примеров может служить переоценка приоритетов, позволившая
использовать продуктивные земли под дороги и городское строительство. В
период с 1975 по 2000 гг. для использования вне сельского хозяйства изъято
около 200 млн га. Большую часть этих площадей составляют высококачественные
сельскохозяйственные земли.
Деградацию и потерю земель могут ускорить неграмотные агротехнические
методы, например:
 полеводство на землях, легко подверженных эрозии;
21
 неверный выбор времени для вспашки или парования;
 орошение без принятия мер против засоления или
заболачивания;
 выбивание пастбищ скотом;
 уплотнение почвы при использовании тяжелых машин.
С другой стороны, качество почв можно сохранить и улучшить за счет
применения правильных технологий [5, 25].
Вода - это главный определяющий фактор урожайности на большей части
обрабатываемых земель. В одних регионах выпадающих осадков достаточно для
удовлетворения нужд выращиваемых культур, в других они носят неустойчивый
характер или же их не хватает вообще. Применение искусственного орошения
уходит корнями вглубь истории.
Сегодня орошаются 15% всех пахотных земель в мире, однако на них
производится целых 36% мирового урожая. Орошение не только обеспечивает и
увеличивает урожайность, но и может позволить собирать два или три урожая в
год вместо обычных одного-двух.
Посевы нуждаются в достаточном снабжении водой для того, чтобы
надлежащим образом использовать питательные вещества. В тех местах, где для
роста растений нет достаточного количества воды, возможности удобрений
весьма ограничены. Таким образом, применение удобрений и водопользование
взаимосвязаны, и поэтому регионы, в которых искусственное орошение вошло в
повседневную практику, используют больше удобрений, чем обычно применяется
в районах богарного земледелия.
Необходимый прирост производства продовольствия можно частично
обеспечить за счет расширения орошаемых площадей вкупе с применением
питательных веществ, при условии наличия воды соответствующего качества.
Благодаря этому можно на две трети обеспечить орошением увеличение
сельхозугодий; при этом доля орошаемых земель составит около 20% общей
пахотной площади. Орошаемое земледелие наиболее развито в Азии, на долю
которой, как предполагается, придется 85% расширения искусственного
22
орошения, в основном за счет Индии. После 2000 г. главный потенциал
расширения орошаемых площадей придется на Латинскую Америку [5].
Искусственное орошение может быть применено в будущем лишь на части
площадей, где наличие воды сегодня является определяющим фактором роста.
Это объясняется либо его большой дороговизной, либо отсутствием воды. В 19501980 гг. мировое потребление воды выросло на 350%, и этот процесс
продолжается за счет роста населения и увеличивающихся потребностей
сельского хозяйства и промышленности. Сегодня на долю сельского хозяйства
приходится около 73% всего объема водопотребления. Увеличивается и нехватка
воды в отдельных регионах.
Орошение действительно может стоить дорого, водное хозяйство может
быть очень сложным, а равноправного водораспределения может быть трудно
добиться, особенно при осуществлении крупномасштабных проектов орошения.
Требуется большое искусство и хорошие профессиональные навыки для
предотвращения засоления почвы, эксплуатации оросительных сетей и насосных
станций, предотвращения потерь и эффективного распределения и использования
воды.
В
то
время,
как
орошение
приносит
пользу
растениеводству,
водопользование выдвигает целый ряд серьезных проблем:

чрезмерное использование грунтовых вод истощает эти ресурсы в
некоторых регионах (например, в США);

заполнение водохранилищ песком и их заиление серьезно угрожают
жизнеспособности ответственных ирригационных и гидроэнергетических
сооружений;

содержащиеся в поливной воде соли могут скапливаться в почве. Соли
можно вывести путем дренажа, однако удаление солевого раствора
представляет трудности;

загрязнение снижает качество воды;

заболачивание снижает урожайность и может пагубно повлиять на
качество почвы. Традиционной контрмерой служит дренаж;
23

водная эрозия почвы представляет собой серьезную проблему ;

обширный ущерб причиняется паводками;

обезлесение горных районов перехвата дождевого стока может увеличить
частоту и разрушительную силу паводков. Обычно такие районы сегодня
охраняются законом.
Улучшение и расширение использования воды и контроля водопотребления
остаются на сегодняшний день одними из главных задач в сельском хозяйстве
[17].
Рост посевов и урожайность определяются окружающими условиями и
наличием воды и питательных веществ. За время, прошедшее со второй мировой
войны, средняя урожайность зерновых на планете выросла с примерно 1,2 т/га до
2,5 т/га. Этот рост имел место благодаря применению удобрений, защите посевов,
орошению и селекции новых сортов.
Главным природным источником питательных веществ является почва.
Дополнительное количество питательных веществ для выращиваемых культур
поступает за счет их возврата в почву с навозом и органическими отходами и их
введения посредством азотфиксирущих растений (бобовых). Однако поступления
из этих источников увеличились очень незначительно. Дополнительные объемы,
необходимые для увеличения урожая, обеспечиваются удобрениями [8, 20].
Повышение урожайности всегда вплотную следовало за ростом мирового
населения, и этот процесс должен продолжаться и в будущем, если мы хотим
избежать голода.
Сегодня удобрения обеспечивают около половины мирового производства
зерна. Разумеется, важны и другие факторы, однако для получения высоких
урожаев прежде всего необходимо надлежащее снабжение питательными
веществами. Это подтверждается многолетними экспериментами с применением
и без применения удобрений, проведенными во многих странах.
Эти
эксперименты
иллюстрируют
долгосрочную
жизнеспособность
использования удобрений в целях сохранения урожайности, впечатляющий рост
урожайности, начиная с 1969 г., за счет использования современных сортов с
24
повышенной отзывчивостью на удобрения, а также эффективность защиты
потенциального урожая с помощью гербицидов и фунгицидов. На неудобренных
землях урожайность проверенных сортов в абсолютных цифрах значительно
ниже.
Высокие урожаи можно получить и без применения удобрений, если в
достаточных количествах вносить навоз и растительные отходы. В некоторых
странах, например, Нидерландах, имеющегося навоза вполне достаточно для
удовлетворения общей потребности в питательных веществах. Однако такая
ситуация сложилась только благодаря импорту большого количества выращенных
в других регионах кормов для скота, ввозимых для обеспечения интенсивного
животноводства. Для выращивания же этих привозных кормов все равно нужны
удобрения. По нашим расчетам, сегодня в Северо-Западной Европе, в целом, за
счет увеличения применения навоза можно заменить около 10% используемых
сейчас удобрений [6, 13, 16].
Одним из главных сдерживающих факторов производства продовольствия
являются потери урожая из-за сорняков, болезней и вредителей:
 сорняки конкурируют с культурными растениями в борьбе за
солнечный свет, воду и питательные вещества;
 насекомые и их личинки поедают возделываемые растения и являются
переносчиками болезней;
 грибки, бактерии и вирусы поражают растения и наносят им ущерб;
 грызуны и насекомые пожирают сельхозпродукцию, а грибки
отравляют ее, делая непригодной для употребления в пищу.
Время от времени поражения приобретают национальные или даже
континентальные масштабы. Так, например, в начале 1845 г. фитофтороз
(грибковое заболевание) уничтожил урожай картофеля в Ирландии; в 1870-1900
гг. корневая тля опустошила виноградники в Европе; в 1970 г. гельминтоспориоз
уничтожил большую часть урожая кукурузы в США; в настоящее время желтуха
(заболевание, переносимое насекомыми) разоряет кокосовые плантации в странах
Карибского
бассейна.
Такие
бедствия
не
ограничиваются
только
25
сельскохозяйственными угодьями. Недавними примерами являются голландская
болезнь вяза и нашествие саранчи в Африке.
Бедствия такого масштаба происходят нечасто, однако острые проблемы с
болезнями и вредителями - обычное дело на региональном и местном уровнях.
Количественные и качественные потери урожая случаются даже тогда, когда
поражение невелико или же встречает эффективное противодействие. Меры по
защите урожая всегда были и будут важной составной частью сельского
хозяйства.
В настоящее время для борьбы с сорняками, болезнями и вредителями
используется
широкий
диапазон
химических
средств.
Агрохимикаты
(первоначально препараты меди и серы) применяются уже более ста лет, однако
их современное развитие ведет отсчет начиная с открытий, сделанных во времена
второй мировой войны. Многие современные агрохимикаты представляют собой
сложные органические соединения, применяемые в виде водного раствора. Они
являются незаменимой составной частью современного сельского хозяйства, хотя
еще остается ряд серьезных болезней растений (например, офиоболез или
выпревание пшеницы), для которых защитных пестицидов пока не найдено.
Разрабатываются новые, более эффективные средства, однако стоимость
исследовательской работы и проведения испытаний согласно требованиям для
регистрации каждого нового соединения составляет более 50 млн долларов США,
а сама процедура занимает от шести до десяти лет. Стоимость еще более
возрастет, если принять во внимание неудавшиеся проекты. Поэтому в настоящее
время внедряется не более 2-3 новых пестицидов в год. Сегодня наметилась
тенденция к сокращению применения агрохимикатов за счет более внимательного
отношения к полям.
Применение агрохимикатов - дело весьма спорное. Существует целый ряд
вопросов, требующих пристального внимания, например:
 токсичность и стойкость некоторых химпродуктов;
 небезопасность при производстве и распределении;
 опасность для здоровья фермеров и сельхозрабочих;
26
 выработка невосприимчивости к химикатам у вредителей;
 остатки химикатов в сельхозпродукции.
Вопрос недавно рассматривался датскими ведомствами [9]. Культуры,
выращиваемые в современном сельском хозяйстве, могут иметь повышенную
уязвимость по отношению к болезням и вредителям.
Попытки заменить химические пестициды механическим и биологическим
противодействием имели переменный успех, однако поиск таких альтернатив
продолжается [49]. При этом приходится сталкиваться с многочисленными
практическими трудностями, поэтому работа продвигается весьма медленно.
Любой новый метод борьбы с вредителями начинает естественный отбор в их
популяции. Со временем это приводит к их адаптации и невосприимчивости.
Поэтому поиск новых методов борьбы с болезнями и вредителями - задача
бесконечная и отнюдь не простая [4].
Главным
сдерживающим
фактором
повышения
урожая
является
способность растений к росту и развитию.
Скорость роста растений не постоянна: сначала растение развивается
медленно, а затем все быстрее по мере увеличения листовой поверхности. Со
временем сомкнутый растительный полог начинает препятствовать увеличению
перехвата солнечного света, в результате чего скорость роста стабилизируется и
остается постоянной вплоть до созревания и старения. На протяжении этого
периода растения проходят несколько стадий развития. Этот процесс показан на
рис. 5 для злаков.
Усвоение питательных веществ растениями также неодинаково в течение
всего периода роста. Быстрорастущие злаковые культуры потребляют азот и
калий со скоростью около 5 кг/га в сутки, скорость же усвоения фосфора
составляет примерно одну десятую часть этой величины [7]. Большая часть
питательных
веществ
потребляется
в
начале
вегетационного
периода.
Продолжительность периода наиболее активного усвоения зависит от культуры и,
в некоторой степени, от ее сорта. Во время созревания питательные вещества и
27
углерод перемещаются из других частей растения к зернам, семенам или клубням
[19].
Рисунок 5. – Стадии роста ячменя и усвоение им питательных веществ [19].
В европейских условиях за один сезон можно получить порядка 20-30 тонн
сухого вещества с гектара наземных культур. Цифра зависит от вида культуры и
продолжительности вегетационного периода.
С
пшеничного
поля
урожайностью
10
тонн
зерна
с
гектара
в
действительности получают 17 т/га сухого вещества. Возможно существует
некоторый потенциал дальнейшего увеличения урожайности, однако он вряд ли
достаточно велик.
Растения разнятся с точки зрения эффективности использования энергии
солнечного света, двуокиси углерода и воды. Так, эффективность усвоения и
скорость роста растений тропического происхождения (например, кукурузы и
сахарного тростника), как правило, на 30-50% выше аналогичных показателей для
обычных культур умеренного пояса, таких как пшеница и ячмень. Это
объясняется различиями в анатомии и биохимии растений.
Рост и развитие растений замедлятся на любой стадии, если не будет в
достатке таких важных факторов роста, как питательные вещества и вода.
Недостаток питательных веществ, например, азота, приводит к недоразвитости
28
листьев и снижает способность к перехвату солнечного света. При этом у
злаковых культур образуется меньше побегов кущения.
Урожай зерна определяется следующими факторами:
 числом растений на гектар;
 числом колосьев на растение;
 числом зерен на колос;
 весом зерен.
Плотность стояния растений определяется нормой высева и выживаемостью. Слишком большой шаг высева препятствует смыканию растительного
полога или задерживает его. Напротив, слишком частая посадка приводит к тому,
что растения мешают друг другу, в результате чего снижается урожай. Удобрения
воздействуют на остальные три фактора и усиливают их влияние, однако
относительный эффект зависит от времени их внесения, полевых условий и сорта
возделываемой культуры.
Селекция растений внесла ощутимый вклад в повышение сегодняшних
урожаев.
До
первой
мировой
войны
в
Великобритании
выращивались
длинностебельные сорта пшеницы высотой около 100-140 см; сегодня там
используются сорта высотой 75-90 см. Хотя совершенно не обязательно, что из
всех современных сортов именно сорта с самым коротким стеблем дают
наивысший урожай, однако, в целом, современные сорта дают меньше соломы и,
соответственно, больше зерна, и, кроме того, более длительная часть
вегетационного периода используется для налива зерна. Улучшилась жесткость
соломы, что снизило опасность полегания и наделило современные зерновые
культуры способностью нести более тяжелые колосья и усваивать больше
питательных веществ. Полегание может существенно снизить урожай, ухудшить
качество зерна и затруднить уборку. Сегодня в наличии имеются агрохимикаты,
повышающие жесткость соломы, однако их использование не везде разрешено.
Возможности получения в будущем еще более урожайных сортов далеко не
исчерпаны. Однако повышенная адаптивность к местным условиям, мощность и
29
сопротивляемость (например, грибковым заболеваниям), похоже, кроют в себе
больший потенциал для будущего совершенствования, нежели дальнейшее
простое уменьшение размеров растений.
30
ГЛАВА 2. ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
2.1. Климат и сельское хозяйство
Урожаи сельскохозяйственных культур в огромной степени зависят от
погоды. Примерами могут служить недавний ущерб урожаю зерновых в
результате заморозков и засухи в СНГ, потери в связи с засухой в США и гибель
урожая кофе в результате заморозков в Бразилии. Существуют признаки того, что
сегодня экстремальные погодные условия имеют место чаще, чем в прошлом [37,
41]. Если это так, то подобная нестабильность окажет влияние на сельское
хозяйство и усугубит необходимость создания запасов продовольствия. К
сожалению, точные долгосрочные прогнозы погоды, вероятно, невозможны.
Капризы погоды можно несколько компенсировать путем орошения, однако
помимо этого едва ли можно что-нибудь еще сделать с погодой.
Одним из аспектов климата, который сегодня приобретает политическое
значение,
является
вероятное
повышение
средней
температуры
земной
поверхности в результате так называемого «парникового эффекта» [63].
На тепловой баланс атмосферы влияют некоторые компоненты воздуха,
присутствующие в нем в весьма небольших количествах: двуокись углерода
(СО2), метан (СН4), закись азота (N2О) и хлористые фторуглероды (ХФУ). Эти
газы поглощают инфракрасное (тепловое) излучение земли. Их концентрация в
атмосферном воздухе и, следовательно, способность атмосферы удерживать
тепло постоянно растут. Высказываются опасения, что это приведет к
глобальному повышению температуры и, таким образом, окажет воздействие на
климат.
Озон образуется в верхних слоях атмосферы под действием интенсивного
солнечного света. Такие газы, как закись азота, хлористые фторуглероды и
некоторые другие соединения, присутствующие в следовых концентрациях,
химически устойчивы в нижней части атмосферы, однако они вступают в реакции
в озонном слое. В ходе этих реакций потребляется озон. Поэтому существует
31
опасность того, что увеличение концентрации этих газов снизит эффективность
озонного слоя в качестве щита, предохраняющего Землю от ультрафиолетовых
лучей [22].
Рост концентрации этих газов в атмосфере - следствие бытовой и
промышленной деятельности человека. Похоже, что началом этому процессу
послужила индустриализация, и он стал особенно заметен после второй мировой
войны.
Влияние этих газов на глобальную температуру и климат носит очень
сложный характер. Здесь участвуют и другие факторы, такие как региональные
загрязнители (например, озон), водяные пары и облака, а также изменения в
отражающей способности земной поверхности, вызванные обезлесением и
другими следствиями изменений землепользования.
Сегодня специалисты все больше склоняются к тому, что увеличение
концентрации тепличных газов - серьезный повод для тревоги. Наблюдаемые
тенденции могут, в конце концов, изменить глобальную поверхностную
температуру, атмосферную циркуляцию или же и то и другое, однако масштаб и
время этих последствий являются предметом для дискуссии.
В принципе, легче всего снизить или полностью устранить выбросы
хлористых фторуглеродов, поскольку они представляют собой искусственные
промышленные химикаты. Сейчас достигнуто международное соглашение о
значительном снижении или, что предпочтительно, полном отказе от их
употребления.
Главным основанием для беспокойства является рост концентрации двуокиси углерода. В результате сжигания ископаемого топлива в атмосферу
ежегодно поступает порядка 5000 миллионов тонн углерода. Это составляет
ежегодно 0,7% общего содержания углерода в атмосфере, достигающего 715000
миллионов тонн.
В мировых лесах содержится порядка 480000 миллионов тонн углерода.
При замене деревьев лугами или сельхозкультурами с меньшей биомассой
углерод высвобождается в виде двуокиси. При современных темпах обезлесения в
32
атмосферу поступает значительное количество двуокиси углерода, хотя и
уступающее тому, которое выбрасывается вследствие сжигания ископаемого
топлива.
В почве также содержится большое количество углерода, порядка 800000
миллионов
тонн,
в
виде
гумуса.
Интенсивная
распашка
лугов
под
сельскохозяйственные культуры способствует выделению некоторой части
углерода из этого источника.
Рост атмосферной концентрации двуокиси углерода привел к увеличению
на 5-10% ее потребления растениями. В настоящее время около 40%
выбрасываемой в атмосферу двуокиси углерода поглощается мировым океаном.
Однако ни тот, ни другой фактор не могут полностью компенсировать
крупномасштабные выбросы, поэтому предполагается, что, если не будут
приняты эффективные меры по снижению таких выбросов, то к 2050 году
атмосферная концентрация двуокиси углерода возрастет до 440-660 миллионных
долей [29].
Использование ископаемого топлива достигло таких размеров, что его
невозможно
заменить
сжиганием
биомассы.
Помимо
повышения
КПД
использования энергии в сельскохозяйственной практике, основным вкладом
сельского хозяйства в решение проблемы двуокиси углерода должно стать
бережное отношение к гумусу, повышение продуктивности пахотных земель и,
таким образом, снижение необходимости использования лесных территорий под
сельхозугодья.
Метан (СН4) это газ, время пребывания которого в атмосфере относительно
невелико - около 8 лет. В атмосфере он превращается в двуокись углерода путем
различных окислительных процессов. Существует мнение, что сельское хозяйство
- главным образом, водное хозяйство и животноводство - являются основными
факторами, обусловившими сегодняшний заметный рост выделения метана.
Основными источниками метана являются анаэробная ферментация органических веществ жвачными животными, а также обводненные рисовые поля.
Увеличение площади рисовых чек может привести к существенному росту
33
выбросов метана. Полагают также, что порядка 20% атмосферного метана
происходит из ископаемых источников.
Закись азота (NO) поступает в основном из почвы. Она является тепличным
газом, а также вступает в реакцию с озоном в верхних слоях атмосферы и при
этом разлагается. В воздухе содержится примерно 1 500 млн тонн азота в виде
закиси. В прошлом в атмосферу ежегодно поступало порядка 10 миллионов тонн,
однако в последние десятилетия цифра возросла примерно до 15 млн т/год.
Ежегодный рост концентрации составляет лишь 0,25%, однако в связи с
длительным временем пребывания в атмосфере (свыше 100 лет) даже это
увеличение, в конечном итоге, вызывает беспокойство.
Высокоплодородные сельхозугодья умеренного и тропического поясов в
сочетании с тропическими лесами и лугами считаются главными источниками
закиси азота, но относительный вклад отдельных источников и процессов в
основном не известен. Ранее одним из главных источников считалось горение,
однако сегодня есть основания полагать, что роль этого процесса была
преувеличена [23].
Закись азота образуется в почве во время биологических процессов нитрификации и денитрификации. Конечным продуктом денитрификации является
газообразный азот, однако при некоторых условиях также образуется закись азот.
Выделение закиси азота с полей весьма неравномерно и зависит от параллельно
протекающих реакций и местных почвенных условий.
Такие сельскохозяйственные операции, как вспашка, внесение удобрений,
унавоживание, обработка пожнивных остатков и дренирование, оказывают
влияние на процессы превращения азота в почве и, следовательно, могут
воздействовать на выделение закиси азота. К сожалению, дать какие-либо
конкретные
рекомендации
по
снижению
таких
выбросов
нельзя
из-за
недостаточной изученности этого вопроса. Росту выделения закиси азота из
почвы может способствовать внесение нитратов на переувлажненных или
заболоченных полях, однако использование удобрений в таких условиях обычно
не практикуется. В настоящее время различными организациями ведутся
34
исследования влияния сельского хозяйства на образование закиси азота, но для
измерения выбросов в полевых условиях требуются более совершенные методы.
2.2 Климат Орловской области
Климат
района
умеренно-континентальный,
умеренно-влажный.
Арктические воздушные массы поступающие с Северного Ледовитого океана
всегда приносят похолодание, а континентальные восточные массы летом
повышают температуру воздуха, сушат его, а зимой значительно понижают
температуру. На протяжении года на севере Орловской области в среднем 112115 пасмурных дней, на юге — 105. Зима продолжается около четырех месяцев
— до середины марта. Наиболее низкие температуры воздуха в городе Орле
доходили до -44,4°С [60, 74].
Первый снег выпадает в первой десятидневке ноября, но он не всегда
сохраняется. В течение зимы основная масса снега выпадает в первой ее
половине. Образование устойчивого снежного покрова относится к первым
десяти дням декабря. Зима в Орловской области отличается умеренно морозной
погодой с температурой воздуха -10°С - 12°С, большей частью с пасмурными
днями или со слабой облачностью с частыми ветрами. Оттепели наблюдаются на
протяжении всей зимы, в декабре их бывает несколько больше, примерно до 7
дней, в январе и феврале — до 6. В этот период иногда температура воздуха
повышается до +2°С и более [62].
Формирование
устойчивого
снежного
покрова,
по
результатам
многолетних наблюдений Орловской метеостанции происходит в период с первой
декады ноября до первой декады декабря. Начало весеннего снеготаяния также не
приурочено к определенной календарной дате, но обычно происходит в период с
конца марта до начала апреля. Начало вегетации культурных растений
приходится на 15-18 апреля. Массовая обработка почвы развертывается обычно
18-20 апреля. Заморозки в области продолжаются до первой декады мая. К началу
мая температура поднимается выше +10°С, и на деревьях распускаются почки. В
это время наблюдаются первые грозы и ливневые дожди [61].
35
Наиболее засушливые месяцы - май и июнь. Под воздействием высоких
температур воздуха и суховейных ветров, иногда весной относительная
влажность воздуха днем понижается до 30%, вызывая существенный дефицит
влаги, что является крайне неблагоприятным явлением для яровых культур.
Количество осадков, начиная с апреля, увеличивается, и за весну их выпадает до
25 процентов годовых. В области отмечаются часто засушливые весны, когда в
конце апреля и в начале мая осадки не выпадают, а испарение увеличивается
вдвое. От этого сильно страдают посевы зерновых культур [30].
В начале лета часто бывают засухи продолжительностью до недели и
больше. В продолжение лета бывает 24-27 грозовых дней. Каждый месяц лета
имеет свои особенности. Так, июнь менее жаркий: средняя температура +1516°С, июль более жаркий, на это время падает наибольшее количество грозовых
дней, в июле больше всего выпадает осадков, ярко светит солнце. В августе
температура, по сравнению с июлем, несколько понижается, более прохладными
становятся ночи, в это время года редко идут дожди. В августе начинают убирать
зерновые, созревают фрукты. Лето по температурным условиям умереннотеплое. Продолжительность вегетационного периода -175-185 дней.
Осень
начинается
с
понижения
температуры
воздуха,
а
когда
среднесуточная температура опускается ниже 0°С, наблюдаются заморозки.
Заморозки в Орловской области отмечаются обычно в период от 22 до 27
сентября. Нередко в сентябре устанавливается теплая, солнечная погода со
значительными понижениями температуры в ночное время.
Атмосферные осадки выпадают в умеренном количестве, примерно 450580 мм. По месяцам осадки распределяются неравномерно. В дождливые годы
количество осадков иногда доходит до 800 мм, а в засушливые — сокращается до
350. Средняя годовая сумма осадков 550-570 мм. Верхний горизонт грунтовых
вод располагается на глубине 2,1-8,5 м. Водный режим периодически
промывного, а местами промывного типа.
Средняя глубина промерзания почвы находится в пределах 65-85 см, и
только в самые суровые зимы она достигает 100-130 см.
36
По многолетним данным Новосильской ЗАГЛОС имени А.С. Козменко
весенние водные потоки, стекающие по оттаявшей с поверхности почве, уносят с
собой взмученные частицы ее самой плодородной части и способствуют росту
размоин и оврагов на берегах и склонах гидрографической сети [51]. В
почвозащитных опытах станции, на основании многолетних наблюдений
установлено, что ежегодный смыв почвы с 1 га зяблевой вспашки составляет 1-3
т, пастбищных угодий 0,3-0,5 т, озимых культур 0,7-0,8 т, то есть в среднем 1-1,5 т
с га. Выявлены примерно следующие величины потерь биогенных элементов с 1
га пашни на серых лесных почвах: азота - 2-4, фосфора - 0,6, калия - 3,2 кг, а
черноземах соответственно азота - 1,8, фосфора - 0,3, калия - 1,6. По данным
«Генеральной схемы противоэрозионных мероприятий Орловской области»,
составленной Орловским филиалом института ЦЧО НИИ Гипрозем из общей
площади сельскохозяйственных угодий области больше трети угодий относятся к
категориям смытых и эрозионно-опасных земель (около 930 тыс. га), в том числе
800 тыс. га пашни. По мнению ученых неотложные противоэрозионные
мероприятия
необходимо
осуществлять
на
600
тысячах
гектаров
сельскохозяйственных угодий. Площадь земель покрытых оврагами в области
составляет более 9 тыс. га и ежегодно увеличивается на 2-4% [51].
2.3. Рельеф Орловской области как фактор почвообразования
По своему географическому положению область занимает центральную
часть Средне-Русской возвышенности - северную часть Орловско-Курского
плато, где отчетливо выделяются два водораздельных возвышенных участка.
Первый проходит от города Малоархангельска на север к деревне Алексеевке,
затем к северо-востоку — к станции Верховье и к деревне Паньково, где
расположена максимальная высота в пределах Орловщины — 286 метров над
уровнем моря. Этот всхолмленный участок, высота которого более 200 метров
над уровнем моря, является водоразделом между реками Окой, Зушей с ее
притоком Неручью и рекой Сосной с притоком Труды. Это водораздельное
возвышение
занимает
территорию
Новодеревеньковского,
Покровского,
37
Малоархангельского, частично Новосильского и Залегощенского районов [27,
30].
Второй
водораздел,
разделяющий
бассейны
рек
Оки
и
Десны,
располагается в юго-западной части области и занимает всю территорию
Дмитровского, Шаблыкинского и части Кромского и Урицкого районов. Этот
водораздел менее расчленен, чем первый. Самая высшая точка его составляет 277
метров над уровнем моря, расположена недалеко от поселка Сосково [74].
В центральной части области, на территории Мценского, Орловского,
Залегощенского,
Новосильского
и
Свердловского
районов,
расположены
возвышенные холмы, представляющие собой водораздел рек Оки и Зуши,
который в своей южной части в районе Малоархангельска соединяется с
водоразделами Оки и Сосны и Оки и Десны. С учетом выше сказанного можно
заключить,
у
города
Малоархангельска
как
бы
образуется
узел
трех
водораздельных возвышений, расположенный на территории Орловщины [55].
В пределах области располагаются водоразделы трех крупных рек —
Волги, Дона, Днепра. В области очень хорошо развита гидрологическая сеть она
занимает более 10 процентов общей площади. Основными формами рельефа,
определяющими
характер
поверхности,
являются
речные
долины,
их
водоразделы, балки, овраги [56].
2.4 Растительность района исследования
На территории города Орла и Орловской области распространены
следующие растения: лютик многоцветковый – лютиковые, овсец опушенный –
злаковые, подорожник средний – подорожниковые, молочай прутьевидный –
молочайные, клевер луговой – бобовые, козелец пурпуровый – сложноцветные,
наголоватка паутинистая – сложноцветные, истод хохлатый – истодовые,
трясунка средняя – злаковые, земляника зеленая – розоцветные, мятник луговой –
злаковые, шалфей луговой – губоцветные, ковыль перистая – злаковые, клевер
горный – бобовые, мытник Кауфмана – норичниковые, смолка липкая –
гвоздичные, валерьяна русская – валерьяновые, ракитник русский – бобовые,
короставник полевой – ворсянковые, леи многолетний – льнововые, василек
38
маршала – сложноцветные, чистец прямой – губоцветные, василек русский –
сложноцветные, синяк красный – бурачниковые, острогал эспарцетовый –
бобовые, мятник узколистный – злаковые, подмаренник красильный – мареновые
– характерны для луговой степи. Мятник луговой (злаковые), лопух большой
(сложноцветные),
ясень
обыкновенный
(маслиновые),
крушина
ломкая
(крушиновые), груша лесная (розоцветные), клен американский (кленовые),
крапива двудомная (крапивные), малина обыкновенная (розоцветные), черемуха
обыкновенная (розоцветные), лютик едкий (лютиковые), щавель конский
(гречишные), вяз гладкий (вязовые), ива козья (ивовые), чина весенняя (бобовые),
мятник дубравный (злаковые), подорожник ланцетолистный (подорожниковые),
тимофеевка луговая (злаковые) и т. д. Таким образом, растительность Орла и
Орловской области представлена разнообразными семействами [36, 60, 61, 62,
74].
2.5 Геологическое строение и гидрогеологические условия района
агробиостанции ОГУ
Согласно
ранее
опубликованным
данным
территория
района
агробиостанции ОГУ расположена на обширном девонском поле центральной
России. В основе естественных разрезов встречаются отложения четырех
геологических систем: девонские, юрские, отложения меловой системы и
четвертичные отложения [56].
Девонские
образования
по
всей
территории
района
отличаются
господством известняков - отложений глубокого девонского моря [34]. Судя по
данным буровых скважин, общая мощность всех девонских отложений достигает
300 м, мощность верхней их части, вскрытой реками, достигает 175 м, а в
оврагах 15-20 м. Самые обширные отложения девона встречаются в долинах
реки Оки и в нижних течениях ее притоков: реки Орлик и реки Цон. В районе
наиболее распространенным выходящим на дневную поверхность по берегам рек
и балок является горизонт светло-серого тонкопористого известняка (ДанковоЛебяданская свита) и желтый щебенчатый известняк, залегающий сверху.
39
В желтом щебенчатом известняке промежутки между обломками
известняка заполнены желтой глинистой или суглинистой массой - продукты
выветривания известняка. Выходы девонских отложений в виде щебенки
известняка обнаружены в долине реки Цон.
Юрские отложения
района представлены
морскими отложениями,
состоящими из синих и серых вязких глин и имеющими мощность 15-2 5м
(оксфордский и келловейский ярусы). Залегают они на размытой поверхности
девонских отложений. Юрские глины очень пластичны, жирны, в сухом
состоянии очень плотны, легко растрескиваются и распадаются на мелкие
кусочки и пластинки. Верхние слои этих глин обычно окрашены неравномерно,
благодаря пронизывающим их ржаво-бурым прожилкам, образующимся от
окисления
закисных
соединений
железа.
Нижние
слои,
не
доступные
окислительным процессам, имеют однородную синеватую окраску. Выходы
юрских глин на дневную поверхность обнаружены по руслам ручьев и рек в
обнажениях русла реки Сухая Орлица и в водотоках балок, по руслу реки Цон.
Поверх юрских отложений залегают отложения меловой системы
мощностью
не
более
20-25
м.
Меловые
отложения
представлены
среднезернистыми разноцветными песками, песчаными и мергелевидными
глинами. Кварцевые среднезернистые пески часто сцементированы в песчаники
[40].
Верхним покровом всех геологических отложений района являются
четвертичные отложения, представленные лессовидными суглинками и торфом.
Мощность толщи лессовидных суглинков на водоразделах равна 2-3 м, вниз по
склонам она постепенно возрастает, достигая местами 15-20 м. Эти породы
сложены, в основном, пылеватыми частицами светло-желтого, палевого или
буроватого цвета, мелкопористы, содержат иногда выделения углекислой
извести.
К числу последних геологических отложений, образование которых
продолжается и в настоящее время, относится торф обнаруженные на территории
агростанции в верховьях пруда. По внешнему виду торф листовато-волнистый,
40
бурого или серовато-бурого цвета, книзу постепенно темнеет, местами
совершенно черный или темно-серый, местами ржавый (от выделений бурого
железняка) или синий (от выделений вивианита). Поверхностные слои рыхлы,
волокнисты, нижние слои более плотны, сильно глинисты. Обширные отложения
торфа имеются по поймам рек Сухая Орлица и Цон, и по многим балкам с не
пересыхающими ручьями. Мощность торфяных пластов незначительна от 1,5 до 2
м.
Основными
лессовидные
оподзоленные
почвообразующими
суглинки
и
(нормальные
оглеенные)
породами
или
тяжело
(подпочвой)
карбонатные,
и
являются
выщелоченные,
среднесуглинистые,
реже
легкосуглинистого механического состава и супесчаные. Обнажения лессовидных
суглинков в виде призматических колонн, покрытых сверху слоем почвы и дерна,
хорошо видны в вершинах береговых размывов и оврагов. В обнажениях
лессовидные суглинки легко разрушаются благодаря их свойству делиться по
вертикальной плоскости на столбчатые отдельности. Лессовидные суглинки
тяжело и среднесуглинистого механического состава, однородны, тонкопористого
сложения, обладают высокой влагоемкостью, что позволяет накопляться в них
значительному количеству влаги, обеспечивающей нормальный рост и развитие
сельскохозяйственных культур. С точки зрения химического состава они богаты
известью
и
другими
минеральными
веществами,
обладают
высокой
поглотительной способностью, что благоприятно сказывается на плодородии
почв, сформировавшихся на них. Легкосуглинистые лессовидные суглинки более
водопроницаемы, имеют малую влагоемкость и малую емкость поглощения. Это
отрицательно влияет на плодородие почв, образовавшихся на легких суглинках
[31].
Лессовидные суглинки, являющиеся подпочвой серых, светло-серых,
дерново-подзолистых и частично темно-серых почв большой частью оподзолены
[39]. Оподзоленные лессовидные суглинки имеют бурую или красно бурую
окраску, крупноореховатую структуру, структурные агрегаты плотные, пористые,
покрыты
налетом
кремнеземистой
присыпки
и
глянцевитыми
пленками
41
полуторных окислов железа и алюминия. Карбонаты в этих суглинках вымыты на
значительную глубину [34].
Выщелоченные лессовидные суглинки желто бурого цвета, комковатой
структуры, уплотненные, микропористые. Эти суглинки является подпочвой
темно-серых лесных почв и частично оподзоленного чернозема.
Карбонатные или нормальные лессовидные суглинки, служащие подпочвой
оподзоленных черноземов, и частично темно-серых лесных почв, светло-желтого
или палевого цвета, содержат большое количество углекислой извести в виде
псевдомицелия
и
поэтому
вскипают
от
соляной
кислоты.
Наиболее
распространены оподзоленные лессовидные суглинки.
Почвообразующей
породой
лугово-черноземных
и
иловато-болотно-
глеевых почв служат оглеенные лессовидные суглинки. Характерным признаком
оглеения лессовидных суглинков является наличие закисных форм железа,
которые придают им сизую, зеленовато-голубую или синеватую окраску [32].
На территории района агростанции имеются три горизонта подземных вод.
Первый залегает в меловых отложениях (сеноманский артезианский горизонт),
второй в юрских отложениях (келловейский артезианский горизонт) и третий
залегает в водоносных слоях девонской системы (девонский артезианский
горизонт). Девонский артезианский горизонт является особенно обильным с
большим напором воды. Артезианские воды девонского горизонта залегают
примерно на глубине 80 м. Мощность водоносного слоя достигает 8 м, напор
воды, примерно, 50 м/сек. На водоразделах и возвышенных районах основным
водоносным горизонтом является горизонт, расположенный, в отложениях
меловой системы. Большинство колодцев и естественных источников питаются
этим водоносным горизонтом. Большое значение имеют грунтовые воды,
образующиеся за счѐт атмосферных осадков и почвенной влажности. Это так
называемая «верховодка» залегает недалеко от дневной поверхности и
наблюдается в районе верха оврага делящего поля севооборота. Этот выход
верховодки
увеличивает
почвенную
влажность
прилегающих
полей,
благоприятствует развитую растительного покрова, способствует заболачиванию
42
нижней части оврага и подпитывает искусственный пруд. Следует отметить, этот
приток воды непостоянен и в основном зависит от количества поступающих
атмосферных осадков.
Земли агростанции в прошлом были покрыты лесами. Это положение
подтверждается особенностями почвенного покрова (преобладающие почвы
лесные, встречаются дерново-подзолистые. Они носят следы произрастания лесов
- оподзоленность, ореховатость и др. По всей видимости основная часть старых
лесных массивов истреблена еще в дореволюционное время. В настоящее время
леса порослевого происхождения, некоторые породы искусственно посажены
после основания агростанции. Наиболее распространенными лесными породами
являются осина и береза. Как примесь к этим породам произрастают ясень, клен,
рябина, черемуха и др. Из кустарников наиболее распространены ива, лещина,
жимолость, крушина, бересклет, калина. Дуб, ель, сосна и белая акация
использовались как для озеленения территории так и с целью изучения.
Из травянистой растительности преобладают ландыши, копытень, вороний
глаз, купена, фиалка, колокольчики, медуницы, баранчики (примула), незабудки,
герань
лесная
и
др.
Травянистая
растительность
луговых
участков
характеризуется господством трав, среди которых изобилуют разные виды
семейств злаковых, бобовых, губоцветных, сложноцветных и розоцветных.
Они
образуют
разнотравно-злаковые
ассоциации,
реже
встречается
сложноцветно-злаковая и бобово-злаковая ассоциации. На заболоченных участках
и в низинах представлены разнотравно-осоковые ассоциации с плотно-кустовыми
злаками, с осоковыми, ситниковыми и лютиковыми семействами.
На образование почвенного покрова в прошлом большое влияние оказывала
древесная растительность, под влиянием которой развивался подзолистый
процесс почвообразования. Древесная растительность сменялась травянистой, под
влиянием
травянистой
растительности
развивался
дерновый
процесс
почвообразования. В результате этих двух почвообразовательных процессов и
формировался почвенный покров агробиостанции ОГУ [31].
43
2.6. Почвенный покров Орловской области
В области широко распространены серые лесные почвы, которые в
зависимости от степени развития дернового процесса и мощности гумусового
горизонта делятся на следующие подтипы: светло-серые, серые, темно-серые [40,
44]. Серые лесные почвы обладают хорошо выраженным гумусовым горизонтом,
довольно значительным содержанием органического вещества, благоприятным
водным, воздушным и пищевым режимами и вполне пригодны для возделывания
различных сельскохозяйственных растений [66]. Наряду с серыми лесными
почвами в области, как отмечалось выше, имеются почвы и черноземного типа —
типичные, выщелоченные и деградированные черноземы [67, 68]. По своим
физико-химическим свойствам эти почвы являются лучшими в области,
содержание гумуса в них колеблется от 5,5 до 8%, расположены черноземные
почвы преимущественно в юго-восточной части области [38]. Черноземы имеют
большую мощность гумусового горизонта, отличаются большой емкостью
поглощения, благоприятной для растений реакцией почвенного раствора. Однако
в нашей области почвы черноземного типа очень выпаханы и обесструктурены, да
к тому же они подвержены смыву и размыву и изрезаны густой сетью оврагов и
балок [69]. Поэтому так важно на этих почвах, отличающихся повышенным
плодородием по сравнению с другими почвенными разностями, проводить
мероприятия по их охране, особенно по защите их от процессов водной эрозии
[70].
Кроме перечисленных типов в области встречаются и дерновоподзолистые, а также слаборазвитые почвы легкого механического состава, но
удельный вес их незначительный. На небольшой площади, особенно в северозападной части области, встречаются болотные почвы. В целом площадь под
дерново-подзолистыми, болотными, легкими песчаными и супесчаными по
механическому составу почвами составляет немногим более 10 процентов от
всего количества почв в области [64].
44
Распространение почв на любой территории подчинено определенной
закономерности, обусловленной взаимодействием и сочетанием природных
факторов, вся территория области делится на три почвенных зоны [54]:
I зона (западная). Преобладают серые лесные почвы (подтипы — светлосерые и серые), а также почвы дерново-подзолистого типа. В эту зону входят
Болховский, Шаблыкинский, Хотынецкий, Дмитровский, Орловский и Мценский
районы.
II
зона
(центральная).
Здесь
широко
распространены
почвы
черноземного типа (выщелоченные и оподзоленные черноземы) и темно-серые
лесные почвы. В эту зону входят районы: Свердловский, Малоархангельский,
Глазуновский,
Залегощенский,
Новосильский,
Покровский,
Верховский,
Новодеревеньковский.
III зона (юго-восточная). В этой зоне преобладают выщелоченные и
оподзоленные черноземы (Должанский, Колпнянский и Ливенский районы).
45
ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Объекты исследования
Объектом
исследования
являются
темно-серые
лесные
почвы
Агробиостанции ОГУ. Образцы отбирались в саду косточковых культур и на поле
овощного севооборота [57, 58, 59]. Сад косточковых плодовых культур имеет
площадь 0,5 га. Овощной севооборот занимает территорию площадью 0,8 га.
3.2. Методы исследования
При
проведении
исследований
использовались
стандартные
агрохимические методы [28, 32, 43, 71]:
ГОСТ 26207-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и
калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО [1].
ГОСТ Р 53219-2008. Определение содержания азота в воздушно-сухих
почвах с помощью хлорида кальция [2].
ГОСТ 12787. Определение рН колориметрическим методом [3].
Термогравиметрический анализ почв и определение содержания гумуса, его
активной и инертной части проводилось на диреватографе марки Q-1500D
системы Ф. Паулик, И. Паулик, Л. Эрдеи, завода МОМ, Венгрия. Режим работы
аппаратуры: DTA - 500, DTG – 1, TG – 500, Т – 20-1000 ºС, навеска 200 мг.
Количественное разделение органического вещества на активное и инертное
производили по методу Л.С. Травниковой [72]. Суть методики заключается в
следующем. Разрушение менее термоустойчивой группы гумусовых веществ
сопровождается формированием эффектов высокой интенсивности, более
термоустойчивой – значительно более низкой интенсивности, что позволяет по
резкому изменению характера кривой ДТG различить эти группы гумусовых
веществ. Органическое вещество, сгорающее до температуры, с которой
начинается резкое снижение скорости изменения потери массы вещества, относят
к более активным, соединения, разрушившиеся после достижения этой
температуры – к более инертным.
46
ГЛАВА 4. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ АГРОБИОСТАНЦИИ
ОРЛОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМЕНИ И.С.
ТУРГЕНЕВА
4.1. Особенности морфологического строения почв
Морфологическое строение почв под действием агрогенной нагрузки резко
изменилось. В профиле почв сформировался новый диагностический горизонт PU
– агротемногумусовый. Согласно классификации 2004 г.: «Темно-серый,
гомогенный.
Структура
грубая,
жесткая,
порошисто-комковато-глыбистая.
Признаки копрогенности выражены слабо. В нижней части горизонта встречается
«плужная подошва», переуплотненная и разбитая трещинами на угловатые
отдельности.
Горизонт
содержит
более
3%
гумуса,
состав
гумуса
преимущественно гуматный. Реакция от слабокислой до щелочной. Формируется
преимущественно при распахивании темногумусового горизонта, но может
образовываться на месте перегнойного, темногумусового стратифицированного
горизонтов, редко в результате проградации агрогумусового горизонта» [45, 76].
В
почве
сада
РU
темносерый,
с
порошисто-комковато-глыбистой
структурой (рисунок 6). Нижняя часть горизонта более уплотненная. Этот
горизонт образовался из темногумусового горизонта АU, характерного для темносерой лесной почвы естественного сложения.
Почва под овощным севооборотом претерпела более существенные
деградационные
изменения.
В
профиле
теперь
отсутствуют
такие
диагностические горизонты как темно-гумусовый - AU, темно-гумусовый
оподзоленный - AUe и субэлювиальный - BEL. Из них образовался новый
агротемногумусовый горизонт PU.
В настоящий момент почвы сада и овощного севооборота относятся к
новым таксономическим единицам. Почвы сада косточковых культур - к типу
агротемно-серых, а почвы овощного севооборота из-за более серьезных
преобразований в строении профиля перешли в отдел агроземов [47],
«объединяющий почвы, профиль которых состоит из гомогенного агрогоризонта
47
мощностью более 25 см, обычно резко сменяющегося любым естественным
срединным генетическим горизонтом или непосредственно почвообразуюшей
породой.
Рисунок 6. – Агро-темно-серая почвы сада косточковых культур
Агрогоризонт является производным одного или нескольких верхних
горизонтов естественных почв (преимущественно гумусовых, органогенных и
элювиальных)» тип агроземы глинисто-иллювиальные - «профиль которых
состоит
из
агротемногумусового
горизонта,
залегающего
на
глинисто-
иллювиальном горизонте с ореховато-призмовидной структурой и темными
48
гумусово-глинистыми или глинистыми кутанами на поверхности педов. При этом
глинистая дифференциация в профиле выражена слабо (КД < 1,4). Карбонаты
залегают глубоко или отсутствуют. Почвы формируются из эродированных
глинисто-иллювиальных чернозѐмов и темно-серых почв. Реакция почв от
слабокислой до слабощелочной, содержание гумуса в большинстве случаев 5-8%,
в его составе отчетливо преобладают гуминовые кислоты, связанные с кальцием
(отношение С гк/С фк = 1,5-2,0). Поглощающий комплекс насыщен основаниями.
Длительное освоение часто приводит к значительному ухудшению воднофизических
свойств
агротемногумусового
горизонта
по
сравнению
с
темногумусовым горизонтом естественных почв. Это проявляется в высоких
показателях
плотности
(1,4
г/см1
и
выше),
формировании
глыбистой
неводопрочной структуры с низкой внутриагрегатной пористостью» [76].
4.2. Анализ качественного состояния почв
Одними из основных элементов питания растений являются азот, фосфор и
калий. Многие экологические вопросы сельского хозяйства прямо или косвенно
связаны с азотом. Азот встречается в различных формах: газы: азот (N2), закись
азота (N2О), аммиак (NH3); ионы: нитраты (NО3-), аммоний (NH4+); органические
формы: мочевина (CO(NH2)2); естественные продукты, содержащие азот в живых
и мертвых организмах (например, белки); азот в разложившихся органических
остатках, например, гумус. Небольшое количество органического азота (в
среднем порядка 1-3%) ежегодно минерализуется в растворимые формы за счет
жизнедеятельности микробов. Эту цифру можно значительно увеличить путем
обработки почв, богатых органическим веществом. Наглядным примером этого
может служить вспашка старых лугопастбищных земель. В большинстве случаев
минерализация более-менее компенсируется за счет поступления органических
соединений азота в составе корней, стерни и различных видов органических
удобрений. Однако небольшая разница между объемами минерализации и
поступления может накапливаться с годами, приводя, в конечном итоге, либо к
постепенному накоплению, либо к снижению количества органического азота в
почве. В глобальном масштабе запасы азота в почве уменьшаются [15].
49
Нитраты перемещаются в почве с потоками воды, а также за счет диффузии.
Корни растений активно поглощают нитраты, тем самым истощая прикорневую
зону. Поглощенные нитраты пополняются путем диффузии из окружающего
почвенного раствора, даже если поток воды имеет другое направление.
Характер движения воды в почве зависит от структуры и порозности почвы,
количества воды, поступающей с атмосферными осадками и при поливе,
испарения с поверхности почвы и степени дренажа. Существенное влияние
оказывает поглощение воды растениями. Трещины и проделанные червями ходы
могут способствовать быстрой фильтрации поверхностных вод в более глубокие
слои, даже если, в целом, поток воды движется в направлении поверхности в
процессе эвапотранспирации.
В нашем случае в почве овощного севооборота содержание нитратного
азота уменьшается по сравнению с почвами сада косточковых культур (таблица
4).
Таблица 4. Агрохимические показатели плодородия почв.
Содержание
нитратного N,
мг/100г
Сад косточковых культур
Горизонт
Содержание
подвижных форм
Р, мг/100г
Содержание
обменного К,
мг/100г
PU
14,56
6,40
10,55
BEL
1,29
5,70
10,03
PU
12,03
6,32
9,06
BI
1,17
5,7
8,87
Овощной севооборот
Фосфор присутствует в почве в виде тканей живых организмов и растений;
фосфатов, растворенных в почвенной влаге; лабильных (неустойчивых) фосфатов,
поглощенных частицами почвы, особенно глинистыми частицами; нелабильных
(устойчивых) фосфатов в составе почвенных минералов и неорганических
осадков; органических фосфатных соединений. Процесс превращения из одной
50
формы в другую обратимый, однако интенсивность прямого и обратного
превращения варьирует в широких пределах. Концентрация фосфатов в
почвенной воде низкая (порядка 0,03-0,2 мг/л). Она быстро уменьшается при
потреблении растущими растениями и пополняется из фонда лабильного
(неустойчивого) фосфора в пределах от нескольких часов до нескольких дней.
Скорость
высвобождения
нелабильных
(устойчивых)
фосфатов
из
минералов и органического вещества почвы невелика. Для перехода таких
фосфатов в доступную для растений форму требуется от нескольких недель до
нескольких месяцев, поэтому некоторые из них могут оставаться инертными на
протяжении всего эффективного периода. Скорость высвобождения зависит от
целого ряда почвенных факторов, из которых главное место занимает кислотность
почвы [48].
Содержание подвижных форм основных питательных элементов находится
на среднем уровне в обоих случаях (таблица 4). По сравнению с естественными
почвами Орловского района Орловской области содержание подвижных форм
фосфора сократилось почти в двое. Более активно этот процесс протекает в
варианте с овощным севооборотом.
Калий – широко распространенный в природе элемент. В земной коре его
содержится около 2,3%. Калий является одним из трех главных питательных
элементов, играя важную роль в таких физиологических процессах, как
поглощение воды, регуляция осмотического давления, фотосинтез и ферментация.
Достаточное снабжение калием также необходимо для обеспечения устойчивости
к полеганию, болезням и засухе.
Основным источником калия в почве служат глинистые минералы. Большая
часть калия в почве присутствует в составе нерастворимых минеральных частиц и
недоступна для растений.
Такой калий может высвободиться только в результате медленного процесса
выветривания.
Таким
образом,
для
обеспечения
сельхозкультур
достаточным количеством растворимого калия и предотвращения истощения
запасов доступного калия в почве необходимо внесение удобрений [49]. Обычные
51
нормы внесения составляют от 40 до 170 кг/га. Калий связывается на поверхности
глинистых
частиц;
благодаря
этому
снижается
выщелачивание.
Однако
органические и легкие песчаные почвы могут иметь невысокую связывающую
способность.
Наши исследования показали, что в почвах Агробиостанции содержание
обменного калия не отличается от зональных показателей, однако в почвах
овощного севооборота наметилась тенденция к его снижению (таблица 4).
4.3. Кислотно-основные свойства почв Агробиостанции
Подкисление почв - естественный процесс, вызываемый образованием
неорганических и органических кислот в результате жизнедеятельности бактерий,
а также потерей почвой оснований путем ионообмена и выщелачивания
излишком дождевой воды. Поглощение корнями катионов (например, К+ и Са2+)
сопровождается выделением кислоты (Н+) и, таким образом, способствует
повышению кислотности. Интенсивность этого процесса зависит от вида растения
и скорости его роста, особенно сильно проявляясь у бобовых. В настоящее время
естественное подкисление почвы усугубляется кислотами, содержащимися в
дожде и пыли промышленных районов [50].
В некоторых районах, особенно в лесах, кислотность почв представляет
серьезную проблему, однако в сельском хозяйстве она обычно понижается
известкованием.
Кислотность
почвы
можно
измерять
как
кислотность
(рН)
воды,
находящейся в равновесии с почвой. Для минеральных почв она изменяется в
пределах от 3,6 до 9,0. Для сельхозугодий наиболее характерна кислотность от 5,5
до 7,5.
В результате жизнедеятельности микробов содержащийся в почве аммоний
превращается в азотную кислоту. Любое прямое попадание аммония или процесс,
повышающий
поступление
аммония
в
почву,
способствует
повышению
кислотности. Наиболее часто используемые сегодня азотные удобрения обычно
обладают таким эффектом главным образом из-за присутствия в них аммония.
Исключением является кальциевая селитра. В ней содержится небольшое
52
количество аммония, и, кроме того, благодаря кальцию, она оказывает некоторое
известкующее (нейтрализующее) воздействие.
Кислотность, как таковая, не причиняет вреда корням растений. Растения
могут развиваться в беспочвенных растворах с рН менее 4,5. Однако в кислых
почвах с рН ниже 5,5-5,0 возрастает растворимость алюминия и марганца. Ионы
этих металлов могут повредить корневой системе.
На кислых почвах может иметь место снижение урожайности без какоголибо видимого ущерба растениям. Причиной этому могут служить менее
благоприятные условия для деятельности микробов, более прочное связывание
фосфатов алюминием и железом, снижающее их доступность растениям, и менее
благоприятные физические условия в почве. При рН выше 7,5 железо, марганец,
цинк, медь и бор прочно связываются в почве. Это приводит к их недостатку в
растениях и, соответственно, к снижению урожая. Фосфаты имеют наивысшую
усвояемость при рН от 5,5 до 7,5. Поэтому очень важно с помощью известкования
добиться того, чтобы рН почвы находилась в пределах, наиболее благоприятных
для самой почвы и для развития растений.
Известкование (добавка молотого мела, известняка или аналогичных
материалов) является общепринятой мерой улучшения почвы. Оно проводится с
целью:
 регулирования рН почвы и противодействия подкислению;
 поддержания в почве уровня кальция, доступного для растений;
 улучшения структуры тяжелых глинистых почв;
 улучшения снабжения некоторыми питательными веществами;
 содействия
жизнедеятельности
бактерий
и,
таким
образом,
интенсификации минерализации органического вещества почвы;
 предотвращения
вредного
воздействия
на
корни
растворимого
алюминия.
По основным физико-химическим показателям в почвах Агробиостанции
также
отмечается
рост
деградационных
изменений,
протекающих
более
интенсивно в почвах овощного севооборота (табл. 5). В агроземе произошло
53
подкисление агротемногумусового горизонта, о чем свидетельствует падение
показателя рН (до рН4,9) и увеличение гидролитической кислотности. Как
следствие этого усилились процессы выщелачивания, и произошло уменьшение
степени насыщенности почв основаниями. По сравнению с агротемно-серыми
почвами вишневого сада этот показатель снизился на 5%.
Таблица 5. Физико-химические свойства почв
Горизонт
Гидролитическая
кислотность,
ммоль(+)/100г
рНН2О
Степень
насыщенности почв
основаниями,%
Сад косточковых культур
PU
5,4
6,3
80
BEL
5,6
4,8
83
Овощной севооборот
PU
4,9
8,5
75
BI
5,4
5,2
79,3
4.4. Термогравиметрические исследования почв
Термогравиметрические исследования образцов почв сада косточковых
культур выявили следующие закономерности процесса обезвоживания [72].
Кривые ТG, ДТА и ДТG приведены на рис. 1. На кривой ТG видны три плавных
перегиба в низко и среднетемпературной области. Термографическая остановка в
низкотемпературной области связана с удалением адсорбированной воды и
разрушением органического вещества. На нее приходится самая большая потеря
веса: на первую реакцию в горизонте PU 3,5%, в нижележащем горизонте BEL –
3,75%; на вторую реакцию 0,5% и 0,75% соответственно (таблица 6).
Среднетемпературный
эффект
на
кривой
ТG
обусловлен
реакцией
дегидроксилации (потерей гидроксильной воды кристаллическими структурами
слоистых гидросиликатов). Потеря веса в Апах составляет 5%, а в А 2,25%.
54
Кривые ДТА по профилю почвы отличаются между двумя горизонтами. Это
выражается
в
следующим.
На
кривых
ДТА
присутствует
комплекс
термоэффектов, указывающих на сложный минералогический состав и на
комплекс примесей термически активных компонентов почвы (аморфные
вещества, остатки гумусовых веществ и т. д.).
Эндотермический пик в интервале температур 20-170(220)°С с максимумом
70-75°С связан с удалением адсорбированной воды из глинистых минералов и
аморфной фазы. Второй эндотермический эффект охватывает интервал 405(420)600°С с максимумом 490-500°С. Этот пик имеет малую интенсивность, слегка
заострен. А также имеется экзотермический эффект при 170(220)-405(420)°С с
максимумом при 300-310°С сгорания органических соединений. Рефлекс
характеризуется широким основанием, в низ по профилю интенсивность падает,
при 350°С имеет второй максимум.
Таблица 6. Термогравиметрический анализ почв сада косточковых культур.
Потеря веса в % (от почвы) по интервалам температур
Горизонт
PU
20-170
170-405
20-130
130-170
170-310
310-405
3,5
0,5
3
2
20-220
BEL
405-600 600-1000
20-140
140-220
3,75
0,75
1
0,25
220-420
420-600
600-1000
2,25
0,75
0,25
Таким образом по скорости изменения веса можно выделить четыре
участка, которые расположены примерно между следующими интервалами
температур: 20-170(220)°С, 170(220)-405(420)°С, 405(420)-600°С, 600-1000°С. В
указанных температурных интервалах может происходить несколько реакций,
которые иногда перекрывают друг друга.
55
Рисунок 7. - Диреватограммы горизонтов агротемно-серой почвы и агрозема
глинисто-иллювиального.
А – горизонт PU агротемно-серой почвы; Б – горизонт BEL агротемно-серой
почвы; В – горизонт PU агрозема; Г – горизонт BI агрозема.
56
Удаляемая вода в интервале 20-170(220)°С не является однородной, а
зависит от химического состава и структурных особенностей минералов с
которыми она связана. В основном рассматриваемая низкотемпературная
эндотермическая реакция обусловлена смешаннослойными образованиями и
гидрослюдами и сопутствующей им аморфной фазой. Вклад остальных
компонентов незначителен в связи с особенностями кристаллической решетки и с
их подчиненной ролью.
Термовесовые кривые показывают, что удаление низкотемпературной воды
происходит с различной скоростью, более интенсивно в интервале 20-130(140)°С,
который соответствует первому эндоэффекту кривой ДТА, и медленнее между
130(140)-170(220)°С, где зафиксирован второй эндоэффект. Энергия связи воды
различна. Между 20-130(140) °С удаляется вода поверхностно адсорбированная и
межплоскостная, а между 130(140)-200°С – более прочно связанная вода
гидратации поглощенных катионов. Таким образом, в первом интервале
температур реакция связана с удалением адсорбированной воды, межслоевой
воды и воды гидратации ионов.
Во втором температурном интервале происходят экзотермические реакции
сгорания органического вещества.
Эндотермический эффект в температурном интервале 405(420)-600°С
обусловлен удалением конституционной воды из минералов типа 2:1 и 2:1:1 и
разрушением кристаллической решетки минералов типа 1:1.
Экзотермический эффект в интервале 600-1000°С связан с кристаллизацией
новых веществ.
Кривые ТG, ДТА и ДТG почвы овощного севооборота приведены на
рисунке 7. На термографическую остановку в низкотемпературной области
приходится самая большая потеря веса: на первую реакцию в горизонте PU
3,75%, в нижележащем горизонте BI – 3,25%; на вторую реакцию 0,5%.
Среднетемпературный
эффект
на
кривой
ТG
обусловлен
реакцией
дегидроксилации (потерей гидроксильной воды кристаллическими структурами
57
слоистых гидросиликатов). Потеря веса в PU составляет 4,75%, а в BI - 2%
(таблица 7).
Таблица 7. Термогравиметрический анализ почв овощного севооборота.
Горизонт
Потеря веса в % (от почвы) по интервалам температур
20-220
PU
20-170
170-220
3,75
0,5
20-210
BI
220-450
450-620
620-1000
4,75
0,5
0,25
450-560
560-1000
0,5
0,25
210-450
20-140
140-220
210-340
340-450
3,25
0,5
1
1
Кривые ДТА по профилю почвы отличаются между двумя горизонтами. Это
выражается в следующим. Эндотермический пик в интервале температур 20220°С с максимумом 80-90°С связан с удалением адсорбированной воды из
глинистых минералов и аморфной фазы. Второй эндотермический эффект
охватывает интервал 450-620(560)°С с максимумом 505-510°С. Этот пик имеет
малую интенсивность, слегка заострен. А также имеется экзотермический эффект
при 220-450°С с максимумом при 310-320°С сгорания органических соединений.
Рефлекс характеризуется широким основанием, в низ по профилю падает, при
365°С имеет второй максимум.
Таким образом по скорости изменения веса можно выделить четыре
участка, которые расположены примерно между следующими интервалами
температур: 20-220°С, 220-450°С, 450-560(620)°С, 560(620)-1000°С. В указанных
температурных интервалах происходят реакции аналогичные первому случаю.
Содержание гумуса (таблица 8) среднее. В почвах сада количество гумуса
(5%) держится на уровне естественных темно-серых лесных почв. Чуть меньше
содержится в почвах севооборота (4,75%)
Диреватографические исследования показали, что гумусовые вещества почв
незрелые о чем свидетельствует более развитая периферическая часть молекул. В
58
составе гумусовых веществ почвы вишневого сада преобладают соединения,
дающие экзотермический эффект на кривой DTА в области 170 – 310 ºС, в
температурном интервале 310 – 405 ºС имеется второй пик меньшей
интенсивности. Соотношение между потерей веса в этих температурных
интервалах составляет 1,5. Это говорит о преобладании в органическом веществе
почвы фульвокислот.
Таблица 8. Содержание и состав гумуса почв.
Растительность
Гризонт
Гумус, %
Содержание,
% (от Сорг)
активный
инертный
Сад
косточковых
культур
PU
5
54
46
Овощной
севооборот
PU
4,75
46,2
53,8
В составе гумусовых веществ почвы овощного севооборота преобладают
соединения, дающие экзотермический эффект на кривой DTА в области 210 –
320ºС, в температурном интервале 320 – 450 ºС имеется второй пик меньшей
интенсивности. Соотношение между потерей веса в этих температурных
интервалах составляет 2,1, что также говорит о преобладании в органическом
веществе почвы фульвокислот. При сравнении двух изучаемых вариантов можно
отметить общее снижение содержания гумуса в почвах овощного севооборота на
0,25% и изменение его состава. Наметилась тенденция к сокращению активных
компонентов.
Такое соотношение в содержании активной и пассивной частей гумуса под
вишневым садом и овощным севооборотом можно объяснить следующими
причинами: под вишневым садом пополнение активной части гумуса идет за счет
сезонного опада листвы деревьев; отсутствие на территории вишневого сада
растений, которые активно используют лабильную часть гумуса, в то время как на
59
поле с овощным севооборотом выращиваемые культуры в первую очередь
используют легко доступную активную часть; отсутствие вносимых органических
и минеральных удобрений привело к истощению почвы.
4.5 Агроэкологическая оценка почв
Одним
из
показателей
природно-ресурсного
потенциала
земельных
участков является почвенно-экологический индекс, который учитывает большой
спектр климатических характеристик территории и почвенных показателей [33,
35, 52, 53]. В связи с этим была проведена оценка агроэкологического состояния
почв сада косточковых культур и овощного севооборота.
Согласно с «Методикой расчета показателя почвенного плодородия в
субъекте Российской Федерации» используя данные по содержанию подвижных
форм фосфора, обменного калия, кислотности почв, гумуса можно рассчитать
коэффициент состояния почвенного плодородия (таблица 9).
Таблица 9. Состояние почвенного плодородия агробиостанции.
Почва
Агро-темно-серая
Коэффициент состояния
почвенного плодородия
0,55
Агрозем
0,50
Зональная темно-серая
лесная почва
0,69
Из таблицы 9 видно, что агро-темно-серая почва сада косточковых культур
обладает более высоким плодородием по сравнению с агроземом. Однако, это
ниже, чем средний уровень плодородия пашни Орловского района Орловской
области.
Также мы оценили качество почв по их естественному плодородию [65],
используя для этого метод почвенно-экологической оценки и бонитировки почв
И.И. Карманова (таблица 10) [75].
Этот метод оценки экологического состояния почвенного покрова также
показал более высокий уровень плодородия почв сада. Превышение на 0,7 балла
60
зональные темно-серые лесные почвы пашни Орловского района объясняется
более высокими запасами гумуса.
Таблица 10. Почвенно-экологический индекс (ПЭи) почв агробиостанции.
ПЭи
Почва
Агро-темно-серая
75,8
Агрозем
68,4
Зональная темно-серая
лесная почва
75,1
Получившиеся отличия в оценке уровня плодородия почв можно объяснить
разной чувствительностью методов к динамике изменения содержания обменного
калия и подвижных форм фосфора. Но оба метода подтверждают более щадящее
воздействие на почвы древесных культур.
4.6 Расчѐт доз удобрений необходимых для роста и развития растений
Вишня предъявляет различные требования к элементам питания в течение
вегетационного периода. Отмечают два периода их поглощения: весенне-летний
(высокий уровень поглощения питательных веществ, особенно азота) и летнеосенний (рост корней, закладка плодовых почек для будущего урожая). При
вегетативном росте большое значение имеет фосфорное питание, а в период
плодоношения
необходимо
полное
минеральное
удобрение.
Хорошее
обеспечение плодовых и ягодных культур фосфором и калием при ограничении
азота в этот период значительно повышает их зимостойкость.
Требования к питанию у вишни изменяются в зависимости от еѐ возраста,
и в связи с этим еѐ жизненный цикл разделяют на три периода.
Первый период – от посадки до плодоношения произрастают 3 - 5 лет. В
это время они усиленно растут и очень требовательны к элементам питания, но
молодые деревья весьма чувствительны не только к недостатку, но и к избытку
питательных веществ. Поэтому необходимо вносить полное предпосадочное
удобрение и делать подкормки (лучше в жидком виде) в течение вегетации,
уделяя особое внимание азотным удобрениям.
61
Второй период – полное плодоношение деревьев. В это время интенсивно
растут плодовые веточки и почки и слабо – побеги. Необходимо внесение полных
(оптимальных) доз органических и минеральных удобрений, так как растения
дают максимальную продуктивность. Применяют основное удобрение (в период
покоя) и подкормки.
Третий период – плодоношение ослабевает, и значительно отмирают
скелетные ветви. Питание плодовых происходит умеренно, но дозы удобрений
резко снижать не следует, так как необходимо поддерживать плодоношение.
В практике садоводства удобрения вносят тремя способами: перед
посадкой повышенные дозы заделывают на глубину до 30-50 см.
Перед закладкой сада под глубокую вспашку вносят высокие дозы
органических и минеральных удобрений.
Если отведенное под сад поле не было хорошо заправлено органическими
и минеральными удобрениями, то их вносят при посадке.
На основе литературных источников и полученных нами данных было
установлено, что на территории сада косточковых культур агробиостанции ОГУ,
начиная с 4 – 5 года после посадки деревьев вишни один раз в 3 – 4 года вносят
органические удобрения под основную вспашку (зяблевую). На почвах данного
участка оптимальная доза вносимого органического удобрения должна
составлять, 30 т/га (2-4 кг/м²).
В данном случае органическими удобрениями могут послужить навоз,
перегной, торф, компосты. При отсутствии возможности механизировать
процесс внесения органических удобрений их разбрасывают вилами, совковыми
лопатами и другим ручным инвентарѐм.
Минеральные удобрения вносят с учѐтом того, что биологические
потребности вишни в азоте и калии значительно больше, чем в фосфоре. Средние
дозы фосфорных удобрений для неѐ рекомендуются несколько ниже, чем азотных
и калийных.
В период начала плодоношения после произведѐнных расчѐтов предлагаю
из азотных удобрений внести аммиачную селитру в количестве 26 т/га, из
62
фосфорных двойной суперфосфат – 14 т/га, из калийных удобрений хлористый
калий в количестве 15 т/га.
В период полного плодоношения – соответственно Аммиачная селитра –
34 т/га, двойной суперфосфат – 21 т/га, хлористый калий – 20 т/га.
Виды и формы минеральных удобрений, сроки и способы их внесения
меняются в зависимости от почвенных, климатических условий, возраста и
состояния деревьев [11]. Из азотных удобрений чаще отдают предпочтение
аммиачным формам, на кислых почвах лучше применять кальциевую селитру.
Минеральные удобрения вместе с органическими вносят с осени под основную
обработку один раз в 3 – 4 года. Азотные удобрения легко вымываются из
корнеобитаемого слоя в нижние горизонты почвы, поэтому их чаще вносят
весной.
Минеральные удобрения чаще вносят разбросным способом на
поверхности почвы и незамедлительно заделывают на глубину, принятую для
обработки почвы. Лучшие результаты даѐт внесение минеральных удобрений в
«колодцы», сделанные по периферии кроны. Для этого вокруг дерева делают
неглубокую бороздку. По дну бороздки острой палкой прокалывают «колодцы»
(20 – 30 см) и рассеивают, а ещѐ лучше заливают растворенные в воде
удобрения, которые быстрее достигают корневой системы.
В небольшом саду органические и минеральные удобрения лучше
вносить в смеси. Тогда их легче равномерно разбросать. Готовят смесь из
расчѐта всей удобряемой площади приствольных кругов. Необходимое на всю
площадь количество органических и минеральных удобрений тщательно
перемешивают. Хорошо перемешанные удобрения равномерно распределяют по
всей площади и заделывают.
Наряду с основным внесением удобрений хорошие результаты дают
подкормки. Первая – ранневесенняя, в период распускания почек, вторая – в
период активного роста побегов и формирования плодов. Наиболее эффективны
подкормки навозной жижей, разбавленной водой в 10 раз. Азотную подкормку
дают ранней весной (за 2-3 недели до цветения). Фосфор и калий вносят в
63
подкормку, если еѐ не применяли осенью. Вторую подкормку дают сразу после
цветения и третью – после опадения завязей с деревьев.
На поле овощного севооборота для получения урожая овощных культур
на высоком областном уровне требуется внести 581 кг/га диаммофоски, 345
кг/га калийной соли и 637 кг/га аммиачной селитры.
64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, антропогенная нагрузка привела к более серьезным
последствиям на почвах овощного севооборота, чем в почвах сада косточковых
культур, где эти процессы протекают более сглажено. Наше исследование,
посвященное
анализу
агрохимических
свойств
почвы
территории
сада
косточковых культур агробиостанции ОГУ, подтвердило предположение о
необходимости дальнейшего обстоятельного исследования почв на данном
участке.
Произошла серьезная трансформация верхних горизонтов, приведшая к
образованию нового агро-темно-гумусового горизонта.
Проведенный агрохимический анализ образцов отобранных из почвенных
разрезов сада косточковых культур агростанции дал возможность определить
содержание в почве доступных для растений питательных веществ, а также
изучить те свойства почвы, которые оказывают непосредственное влияние на
развитие растений.
В наших исследованиях в образцах почвы определялись запасы гумуса,
содержание подвижных форм фосфора, калия, различные формы кислотности,
степень насыщенности почв основаниями.
На основании проведенных исследований можно заключить следующее:
почвы сада косточковых культур и овощного севооборота агробиостанции ОГУ
содержат недостаточное количество фосфора, а агрозем обеднен еще и калием.
Согласно существующей классификации большинство обследованных образцов
характеризуется низким или средним содержанием подвижных форм фосфора.
Без внесения довольно больших доз органических и минеральных удобрений на
них нельзя получать высокие урожаи различных сельскохозяйственных культур.
Подвижный калий в исследуемых почвах содержится также в недостаточном
количестве.
В агроземе произошло подкисление агротемногумусового горизонта, о
чем свидетельствует падение показателя рН (до рН4,9) и увеличение
65
гидролитической кислотности. Как следствие этого усилились процессы
выщелачивания,
и
произошло
уменьшение
степени
насыщенности
почв
основаниями. По сравнению с агро-темно-серыми почвами вишневого сада этот
показатель снизился на 5%.
В
результате
проведѐнных
агрохимических
анализов
почв
сада
косточковых культур агробиостанции обнаружено, что содержание азота ниже
нормы.
Таким образом, помимо подкисления, снижения содержания основных
элементов питания, активно идет процесс ухудшения гумусного состояния почв.
66
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. ГОСТ 26207-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и
калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО.
2. ГОСТ Р 53219-2008. Определение содержания азота в воздушно-сухих
почвах с помощью хлорида кальция.
3. ГОСТ 12787. Определение рН колориметрическим методом.
4. Agrios G.N. (1988), Plant Pathology (Патология растений). 3rd ed., Academic
Press, New York.
5. Alexandratos N. (Ed.) (1988), World agriculture towards 2000. An FAO study
(Мировое сельское хозяйство к 2000 году. Исследование ФАО). Belhaven
Press, London.
6. Bumb В. (1989), Global fertilizer perspective, 1960-95. The dynamics of growth
and structural change (Мировой обзор удобрений в 1960-95 гг. Динамика
роста и :-эуктурные перемены). International Fertilizer Development Center,
Muscle Shoals, Alabama.
7. Barraclough P.B. (1989), Root growth and nutrient uptake by field crops under
temperate conditions (Рост корневой системы и усвоение питательных
веществ полевыми культурами в условиях умеренного климата). Aspects of
Appl. Biol. 22, 227-33.
8. Cooke GW. (1982), Fertilizing for maximum yield (Применение удобрений для
полу--:ения максимального урожая). 3rd ed., Collins, London.
9. Danish Government Plant Protection Centre (1986), Pesticide use, advantages, r.
advantages, perspectives (Применение пестицидов: достоинства, недостатки,
перспективы). A status report. Danish Research Service for Soil and Plant
Sciences. - tr-rrt S 1820, Copenhagen (на датском языке).
10.FAO (1959-1986,1991а), Production yearbook (Ежегодник по производству
продуктов питания). Rome.
11.FAO (1960-1986,1991b), Fertilizer yearbook (Ежегодник по удобрениям).
Rome.
67
12.FAO (1986), Committee on Forest Development in the Tropics: tropical forestry
action plan (Комитет развития тропических лесов: план действий). Rome.
Also in: Unasylva (1986) 38 (152), 37-64.
13.FAO (1987b), The fifth world food supply survey (Пятый обзор мирового
снабжения _эодовольствием). Rome.
14.FАО (1989), Sustainable agricultural production: implications for international
agricultural research (Устойчивое сельскохозяйственное производство:
задачи международных исследований). Research and technology paper 4,
Rome.
15.IAEA (1984), Soil and fertilizer nitrogen (Почва и азот удобрений).
International Atomic Energy Authority, Techn. Reports, Series no. 244, Vienna.
16.IFA (1986), The fertilizer industry - the key to world food supplies
(Промышленность
.
лобрений
-
ключ
к
мировому
снабжению
продовольствием). International Fertilizer Association, Paris.
17.James D.W., Hanks R.J., Jurinak J.J. (1982), Modem irrigated soils
(Современные орошаемые почвы). J. Wiley & Sons, New York.
18.Loue A. (1986), Les oligo-elements en agriculture (Микроэлементы в сельском
хозяйстве). Agri-Nathan Inst., Paris.
19.Nielsen N.E. (1983), Plant parameters controlling the efficiency of nutrient
uptake from the soil (Параметры растений, определяющие эффективность
усвоения питательных веществ из почвы). In: UN Econ. Comm. Europe,
Efficient use of fertilizers in agriculture (Эффективное применение удобрений
в сельском хозяйстве). Dev. Plant Soil Sci. 10, Kluwer Academic Publ.
(Martinius Nijhoff Publ.), the Hague, pp. 199-219.
20.Olsen R.A. (1987), The use of fertilizers and soil amendments (Применение
удобрений и преобразование почв). In: Wolman M.G., Fournier F.G.A. (Eds.),
Land Transformation in Agriculture (Преобразование земель в сельском
хозяйстве). John Wiley & Sons Ltd., Chichester, pp. 203-26.
21.UN (1986). Department of International Economic and Social Affairs, World
population reats: estimates and projections as assessed in 1984 (Перспективы
68
мирового насе-оценка и прогноз по состоянию на 1984 г.). Population Studies
no. 98, New York.
22.UN (1989), Prospects of world urbanization, 1988 (Перспективы мировой
урбанизации. 1988 г.). Dept. of Int. Econ. and Social Affairs, Population Studies
no. 112, New York.
23.Webster C.C., Wilson P.N. (1980), Agriculture in the tropics (Сельское
хозяйство в тропиках). 2nd ed., Longman, Scientific & Technical, Harlow.
24.WHO (1985а), Energy and protein requirements (Потребности в энергии и
белках). Technical reports series 724, Geneva.
25.Wolman M.G., Fournier F.G.A. (Eds.) (1987), SCOPE 32: Land transformation
in agriculture (SCOPE 32: Преобразование земель в сельском хозяйстве).
John Wiley & Sons, London.
26.World
Commission
(1987), World Commission
on
Environment
and
Development. Brundtland G. (Chairman): Our common future (Наше общее
будущее). Oxford Univer-sity Press, Oxford.
27.Александров И.И. География Орловской области. - Тула 1972. - 186 с.
28.Александрова Л.Н., Найдѐнова О.А. Лабораторно – практические занятия по
почвоведению Л. Агропромиздат. Ленинградское отделение, 1986 г. – 274 с.
29.Антропогенные почвы (генезис, география, рекультивация): Учебное
пособие /Герасимов М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева
Т.В.; Под ред. Добровольского Г.В. - М.: Ойкумена, 2003. – 267 с.
30.Атлас Орловской области. - М.: 2000. - 48 с.
31.Ахтырцев Б.П., Ахтырцев А.Б. Эволюция почв Среднерусской лесостепи в
голоцене / Эволюция и возраст почв СССР. Пущино, 1986. с. 163-173 5.
32.Бобкова Ю.А. Методы почвенных и агрохимических исследований;
Департамент
научно-технологической
политики
и
образования,
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ФГОУ ВПО
Орловский государственный аграрный университет. – Орѐл: Изд. ОрѐлГАУ,
2006 г. – 296 с.
69
33.Булгаков Д. С., Сорокина Н. П., Карманов И. И., Авдеева Т. Н., Савицкая Н.
В., Грибов В. В. Применение и верификация почвенно-экологического
индекса при оценке структур почвенного покрова пахотных угодий.
Почвоведение. – 2013.- №11. - с. 1367–1376
34.Величко А.А., Морозова Т.Д. Строение лессовой толщи Русской равнины
//Изд. АНСССР. Сер. геогр. 1969. №4 с. 18-29
35.Верховец И.А., Тучкова Л.Е, Чувашева Е.С., Жилкова Т.В. Кадастровая
оценка
нарушенных
Орловского
земель
Орловской
государственного
области.
университета.
Ученые
Серия
записки
«Естественные,
технические и медицинские науки»: научный журнал. – Орел: изд-во:
ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет». – 2013. - №3(53). –
с. 186-189
36.Воробьева В.Я. и др. Край наш Орловский. Тула, Приокское книжное
издательство, 1976. - 164 с.
37.Геннадиев А.Н. Почва и время: модели развития. - М.: Изд-во МГУ, 1990.
38.Гришина Л.А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. М.: Изд.
МГУ, 1986 г. – 242 с.
39.Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения: Учебник
для студентов педвузов. - М.: Владос, 1999. - 148 с.
40.Емельянова
В.М.
Почвы
орловской
области
и
их
рациональное
использование. - Орел 1983. - 28 с.
41.Иванов И.В., Александровский А.Л. Методы изучения эволюции и возраста
почв. Пущино, 1984. - 54 с.
42.Карпачевский Л.О. Жизнь почвы. Изд-во Знание М.: 1989. - 256 с.
43.Кауричев И.С. Практикум по почвоведению. М. Агропромиздат, 1986. – 316
с.
44.Классификация и диагностика почв СССР. —М.: Колос. —1977. —223 с.
45.Классификация почв России. / Сост. Д. Шишов и др.- М. Почв инст-т им. В.
В. Докучаева РАСХН 1997. - 235 с.
70
46.Литвин Л.Ф. География почв сельскохозяйственных земель России.
Монография - М.: Академика 2002. - 255 с.
47.Лозе Ж., Матье К. Толковый словарь по почвоведению. / Пер. с фр. И.Ф.
Кузяковой под ред. Д.С. Орлова. - М.: Мир, 1998. - 398.: ил.
48.Минеев В.Г. Агрохимия. М.: Изд. МГУ, 1990 г. – 486 с.
49.Муравин Э.А. Агрохимия. М.: Колос, 2004 г. – 384 с.
50.Муха В.Д., Карталишев Н.И., Муха Д.В. Агропочвоведение / Под. ред.
Мухи В.Д. - М.: Колос, 2003. - 528 с.
51.Новиков Н.Е. и др. противоэрозионный оазис в Южном Нечерноземье. /
Новиков Н.Е., Петелько А.Н., Селиверстов Л.П. - Орел.: Труд, 2000. -142 с.
52.Оценка земель в Орловской области. / Под. ред. Н.И. Жуковина. - Орел,
2001.-135 с.
53.Оценка почв. / Савич В.И., Амергужин Х.А., Карманов И.И. и др. - Астана,
2003. - 556 с.
54.Почва и земельные ресурсы. // Доклад о состоянии окружающей природной
среды орловской области в 1998 году. - Орел. 1999. с. 69-77.
55.Почвенно-географическое
районирование
СССР.
/
В
связи
с
сельскохозяйственным использованием земель./М.: АНСССР, 1962. - 422 с.
56.Почвенно-геологические условия Нечерноземья. - М.: Изд-во Моск. Ун-та,
1984. - 608 с, ил.
57.Почвоведение Лабораторный практикум. Под. ред. А.И. Горбылѐвой. М.:
Дизайн ПРО, 2000 г. – 191 с.
58.Практикум по полевому почвоведению (по природным зонам). Под ред.
А.А. Хантулиева. - Л.: ЛГУ, 1980. - 148 с.
59.Практикум по почвоведению. И.С. Кауричев, Н.П. Панов, М.В.Стратонович
и др. М.: Агропромиздат, 1986 г. – 335 с.
60.Природа Орловского края. Под ред. Н.А. Акимова, Орел. 1983. - 312 с.
61.Природа Орловского края. Сборник составлен В.А. Беляевым, С. П.
Горбачевым, проф. А.П. Ивановым. 1925. - 254 с.
62.Природа Орловской области. Левков И.В. Орловское книжное издательство.
71
1961. - 198 с.
63.Проблемы эволюции почв: Материалы IV Всероссийской конференции. Пущено, 2003.-263 с.
64.Пронин В.В. Земельный фонд Орловской области и его использование.
«Научные труды» (Московский институт инженеров землеустройства), вып.
58,1972. 133 с.
65.Розанов В.В., Белобров В.П., Замотаев И.В. Почвенно-экологическая оценка
природных и антропогенных ландшафтов. Агрохимический вестник. – М.:
Изд-во: Редакция "Химия в сельском хозяйстве". – 2008. - №5. - с.16-18
66.Розов Н.Н. Почвы Центральной лесостепной Области. // Почвы СССР. №:
Издат-во АНСССР 1939. - 240 с.
67.Романов М.М. Черноземы и серые лесные почвы Орловской области основа увеличения производства зерна. - Орел: Изд-во ОГТРК, 1998. 152 с.
68.России Черноземный край / сост. Андреева Р.В., Будаков В.., Попова Л.Ф. Воронеж: Центр духовного возрождения Черноземного края. 2000. - 864 с,
ил.
69.Саран А.Ю. История почвы Орловского края: Монография. / Научн. ред.
Минаков СТ., Сухоруков В.В. - Орел: Труд, 2002. - 328 с, ил.
70.Система ведения сельского хозяйства в Орловской области. Тула. 1986. 168 с.
71.Теория и практика химического анализа почв (Под редакцией Л.А.
воробьевой). М.: ГЕОС, 2006. - 400 с.
72.Травникова Л.С. Опыт использования диреватографического метода для
анализа органического вещества образцов почв и гранулометрических
фракций// Тр. Почвенного ин. им. В.В. Докучаева. 1985. - 100с.
73.Тучкова Л.Е., Верховец И.А., Чувашева Е.С. Тихойкина И.М. Деградация
почвенного покрова как фактор системы мирового хозяйства (на примере
Орловской области)// Международная Интернет-конференция «Россия в
системе мирохозяйственных отношений», г. Орѐл, 19 ноября 2012г. —
Орѐл, из-во ОрѐлГИЭТ, 2012. — С. 199-203.
72
74.Хитрово П.М. Природа Орловского края. Орловское книжное издательство.
1925. - 463 с.
75.Шишов Л.Л. и др. Теоретические основы и пути регулирования плодородия
почв, М., МСХА, 2000. - 560 с.
76.Шишов
Л.Л.,
Тонконогов
В.Д.,
Лебедева
И.И.,
Герасимова
М.И.
Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
73
АННОТАЦИЯ
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав,
заключения, списка литературы включающего 76 источников, аннотации. Общий
объем диссертации составляет 71 страницу текста, включая 10 таблиц, 7
рисунков.
Ключевые
слова:
агро-темно-серая
лесная
почва,
агрозем,
агротемногумусовый горизонт, почвенно-экологический индекс, плодородие,
подвижный фосфор, обменный калий, кислотность, гумус, активный гумус,
инертный гумус, дериватограмма.
Краткая характеристика ВКР.
Выпускная квалификационная работа посвящена теме «Агроэкологическая
оценка почв агробиологической станции ОГУ». Целью работы стало выявление
влияния косточковых пород и овощных культур на качественный состав темносерых лесных почв Агробиостанции. Объектом исследования являются почвы
Агробиостанции
Орловского
государственного
университета
имени
И.С.
Тургенева. Образцы отбирались в саду косточковых культур и на поле овощного
севооборота. Предметом исследования являются показатели качества почв.
Для анализа основных агрохимических показателей, таких как рН, обменная
и гидролитическая кислотность, степень насыщенности почв основаниями,
содержание подвижных
форм
фосфора,
азота
и
калия,
использовались
стандартные методы. Термогравиметрический анализ почв и определение
содержания гумуса, его активной и инертной части проводилось на диреватографе
марки Q-1500D системы Ф. Паулик, И. Паулик, Л. Эрдеи, завода МОМ, Венгрия.
Режим работы аппаратуры: DTA – 500, DTG – 1, TG – 500, Т – 20-1000 ºС, навеска
200 мг. Количественное разделение органического вещества на активное и
инертное производили по методу Л.С. Травниковой.
На основании проведенных исследований можно заключить следующее:
почвы сада косточковых культур и овощного севооборота агробиостанции ОГУ
содержат недостаточное количество фосфора, а агрозем обеднен еще и калием.
74
Согласно существующей классификации большинство обследованных образцов
характеризуется низким или средним содержанием подвижных форм фосфора.
Без внесения довольно больших доз органических и минеральных удобрений на
них нельзя получать высокие урожаи различных сельскохозяйственных культур.
В агроземе произошло подкисление агротемногумусового горизонта, о
чем свидетельствует падение показателя рН (до рН4,9) и увеличение
гидролитической кислотности. Как следствие этого усилились процессы
выщелачивания,
и
произошло
уменьшение
степени
насыщенности
почв
основаниями. По сравнению с агро-темно-серыми почвами вишневого сада этот
показатель снизился на 5%.
В
результате
проведѐнных
агрохимических
анализов
почв
сада
косточковых культур агробиостанции обнаружено, что содержание азота ниже
нормы.
Таким образом, помимо подкисления, снижения содержания основных
элементов питания, активно идет процесс ухудшения гумусного состояния почв.
Оценка уровня почвенного плодородия показала резкое его падение в
агроземе по сравнению с агро-темно-серой лесной почвой и зональной темносерой лесной.
Теоретическая и практическая значимость работы. Впервые в условиях
средней полосы России начаты исследования по влиянию косточковых культур на
темно-серые
лесные
почвы.
Полученные
данные
позволяют
раскрыть
направленность эволюционных изменений почв в сложившейся обстановке и
вовремя предотвратить возможные деградационные процессы, а также лучше
контролировать качество и количество получаемого урожая.
75
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа