Экологическое состояние почв Кумо-Манычской впадины

      Практически вся известная нам специальная  литература по проблеме антропогенного воздействия на почвенный покров и плодородие почв касается, прежде всего, черноземов – главного богатства  нашей страны. По каштановым же почвам она очень немногочисленна или  отсутствует вовсе. И тем не менее  поскольку черноземы и каштановые почвы – производные единой цепи почвообразовательного процесса и  имеют много общих черт (оглинивание, гумусонакопление, выщелачивание и  др.), то видимо можно с известной  долей приближенности экстраполировать изменения, происходящие в черноземах, на каштановые почвы с учетом, конечно, того, что последние, как наиболее молодые, намного слабее противостоят любому антропогенному вмешательству  по сравнению с высокобуферными  черноземами.

      За  период использования в земледелии и особенно за вторую половину ХХ столетия наметилась реальная угроза потери пахотными  черноземами и каштановыми почвами  плодородия. Это обусловлено, прежде всего, игнорированием в степном  земледелии мероприятий, разработанных  и совершенствуемых наукой и передовой  практикой. Несомненно, большую роль в сохранении и повышении плодородия почв сыграло бы, например, внедрение  научно-обоснованных систем земледелия, разработанных под руководством Академии сельскохозяйственных наук и  необоснованно забытых. В степном же земледелии вместо этого чаще всего господствует монокультура, обильно развивается сорная растительность, свирепствуют пыльные бури и водная эрозия.

      Неправильное, часто чрезмерное орошение также  вызывает исключительно негативные последствия в виде ухудшения  почвенно-экологической обстановки на громадных орошаемых и прилегающих  к ним массивах. Это выражается в быстром подъеме уровня грунтовых  вод и, следовательно, в подтоплении, осолонцевании, подщелачивании, слитизации, вторичном засолении и др. По этим причинам на Северном Кавказе свыше 30% орошаемых массивов находятся  в неблагоприятных гидрогеологических условиях, когда уровень грунтовых  вод поднялся с 10-20 до 3 метров и выше, а из общей площади земель с высоким уровнем грунтовых вод около половины уже засолены, остальные же находятся под угрозой засоления.

      В последние годы в Предкавказье возник и ряд новых проблем в виде подщелачивания, снижения содержания гумуса по несвязанным с его минерализацией причинам, усиления эрозионных процессов, развития оползневых явлений, подтопления  и др.

      Особую  опасность представляют радиоактивные  элементы, загрязнения которыми природных  сред обусловлено различными источниками. Это и глобальное распределение  продуктов испытания ядерного оружия, и выброс радиоактивных веществ  из 4-го энергоблока ЧАЭС в 1986 году, плановые и аварийные выбросы радиоактивных  веществ предприятиями атомной  промышленности, выбросы радиоактивных  веществ с действующих АЭС, привнесенная радиоактивность (твердые радиоактивные  отходы и радиоактивные источники).

      В связи с общим ухудшением экологического равновесия, урбанизацией, увеличением  прессинга химических средств существенно  усиливается в некоторых районах  опасность загрязнения водных источников тяжелыми металлами, радионуклидами и  другими токсическими веществами. Одной из причин загрязнения окружающей среды в сельскохозяйственных предприятиях является отсутствие складов для удобрений и навозохранилищ.

      Вполне  понятно, что с уменьшением содержания гумуса связано ухудшение всех остальных  агропроизводственных свойств почвы: химических, физических, структурно-агрегатного  состава, водно-воздушных характеристик, пищевого режима, емкости обмена и  других. Поэтому без повышения  в почвах запасов органического  вещества или хотя бы поддержания  содержания гумуса на существующем уровне не может идти речи о коренном повышении  почвенного плодородия в целом и  эффективного в частности.

      В заключение по разделу считаем не лишним привести слова В.А. Ковда  и Н.Ф. Глазовского (1986): «… воздействие  человека на почвы и реакция почв на это воздействие имеют глобальные масштабы. Сопоставление различных  процессов этого общего явления  показывает, что для нашей планеты  наиболее опасным является процесс  опустынивания и эрозии, приводящий к наибольшим потерям почвенных  ресурсов. Именно на борьбу с этим явлением и должны быть направлены в первую очередь усилия мировой науки. Для  отдельных районов наиболее опасными могут быть и другие процессы - загрязнения, засоления, переуплотнения почв и особенно увеличения солевого дренажного стока». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Многолетний мониторинг  плодородия почв 

4.1.Процессы подщелачивания и подкисления

Реакция почвенного раствора оказывает большое  влияние на растения и почвенные  микроорганизмы. Известно, что большая  часть сельскохозяйственных культур  лучше всего произрастает при  нейтральной или слабокислой  реакции. Так, для пшеницы оптимум  рН находится в пределах 6,3-7,3, кукурузы – 6,0-7,0, сахарной свеклы 7,0-7,5, подсолнечника  – 6,0-6,8, гороха 6,0-7,0 и т.д. Кислая и  щелочная среды угнетают развитие большинства  сельскохозяйственных культур и  даже могут быть губительными для  них.

      Реакция среды оказывает также большое  влияние на постоянно протекающие  в почве химические, физико-химические и биологические процессы. От нее  зависит характер поступления питательных  веществ в растения. При подкислении  почвенного раствора, например, повышается растворимость фосфатов кальция  и магния, а при подщелачивании, наоборот, растворимость и доступность  их растениям снижается. В.Д. Панников и В.Г. Минеев (1977) установили, что  кислая реакция усиливает поступление  анионов, а щелочная – катионов.

      Наибольшая  активность микробиологических процессов  наблюдается при рН 6-8, гумификации  при рН 5-7,5, наивысшая доступность  азота при рН 6-8, фосфора 6,5-7,5, калия 7-8, кальция и магния при 7-8,5, меди и цинка – 5-7, железа – 4,-6,5, бора – 5-7 и т.д.

      Наличие материалов по величине рН почв двух периодов обследований (1986 и 2005гг.) позволило  нам сопоставить эти показатели не только в пахотном горизонте, но и по слоям почв до глубины 150 см.

      Судя  по нашим данным, за истекшие 20 лет  в слое почвы 0-30 см ситуация с рН по сути дела не изменилась (слабое подкисление находится в пределах ошибки опыта и недостоверно математически). То же самое относится и к слою 30-60 см, где отмечено минимальное недостоверное подщелачивание (0,02 единицы за 20 лет). А вот лежащие ниже слои (60-90 и 100-150 см) обнаружили явное, математически достоверное подщелачивание, что хорошо согласуется с отмеченным выше выщелачиванием карбонатов.

      С учетом того, что на территории землепользования в последние годы вся солома измельчалась и запахивалась, что вело к подкислению  почв, можно интуитивно заключить, что  при отсутствии этого антропогенного воздействия процесс был явно направлен в сторону некоторого подщелачивания почв. Скорее всего, этому  способствовало активное выщелачивание  карбонатов из верхних горизонтов в  связи с возросшим годовым  количеством осадков на 105 мм в рассматриваемый отрезок времени. 

4.2. Ситуация с пищевым режимом 
 

      Одним из главных показателей эффективного плодородия почв является состояние  их пищевого режима или обеспеченность их элементами питания растений. Каштановые почвы по валовым запасам азота (0,14% или 3,7 т/га в слое 0-20 см) значительно, в 2-3 раза, уступают черноземам в связи с их пониженной гумусированностью. К тому же основная часть азота здесь мало доступна для растений, поэтому озимые культуры, особенно ранней весной, испытывают его недостаток и азотные подкормки на основании данных листовой диагностики здесь весьма эффективны.

      По  валовым запасам фосфора (0,15% или  около 4 т/га в слое 0-20 см) каштановые почвы мало отличаются от черноземов, а нередко даже превосходят их, что объясняется относительной молодостью каштановых почв и богатством их минеральными элементами питания растений. Относительно высокие валовые запасы фосфора в почвах способны на протяжении многих лет обеспечивать получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, но из-за трудной доступности растениям этого элемента вследствие связывания его карбонатами каштановые почвы отзывчивы на внесение фосфорных удобрений и обеспечивают при этом высокие прибавки урожая повышенного качества.

      Еще лучше дело обстоит с обеспеченностью  почв валовыми формами калия. Как  и черноземы, они содержат его 2,00-2,05%, а по запасам (54 т/га в слое 0-20 см) в 1,3-1,4 раза даже превосходят черноземы.

      Перед началом широкой химизации сельского  хозяйства и особенно массового  применения минеральных удобрений (1966 год) пахотные почвы Апанасенковского района содержали в среднем 20,2 мг/кг подвижного фосфора (от 17,0 до 23,5 мг/кг) и 403 (374-443 мг/кг) обменного калия. В  почвах соседнего Арзгирского района, также относящегося к Приманычской впадине, содержалось соответственно подвижного фосфора 17,9 (13,0-23,8) и обменного  калия 437 (388-506 мг/кг почвы).

      С 60-х годов прошлого столетия и  почти до конца 80-х годов отмечался  значительный рост объемов применения минеральных удобрений (табл. 26). Так, в период с 1981 по 1985 год их ежегодно вносилось по 39 кг на гектар пашни в действующем веществе, в 1986-1990гг. – по 48 кг. Но уже в период с 1991 по 1995гг. каждый гектар пашни ежегодно получал только по 14 кг удобрений, а в 1999 году, например, лишь по 2,6 кг, причем, практически только азотных, которые, как известно, либо выносятся с урожаями, либо улетучиваются, либо легко мигрируют по профилю, то есть практически не накапливаются в почве. К счастью, в последние годы отмечается некоторый рост объемов вносимых удобрений, но, тем не менее, в 2001-2004 годы они были еще на порядок ниже объемов периода 1981-1985гг.

      Вследствие  нарастающих объемов применения минеральных удобрений от 60-х  годов к 80-90-м наблюдался и заметный рост урожайности и валовых сборов озимой пшеницы да и других возделываемых культур, как и неуклонно возрастало, достигая своего оптимума, содержание в почвах района подвижного фосфора и обменного калия. Так, в период 1964-1968гг. среднее их содержание составляло соответственно 20 и 403 мг/кг в пахотном горизонте, в период с 1968 по 1976 год – 21 и 472, в 1976 – 1983гг. – 26 и 490, в 1983-1988гг. – 27 и 468, в 1988-1993гг-29 и 414, а в 1993-1996гг. уже заметно снизилось, составив по Р₂О₅ лишь 22, а по К₂О – 409 мг/кг. По данным анализа 68 разрезов, заложенных в 2005 году на территории СПК «Белокопанское», среднее содержание подвижного фосфора в пахотном слое составляет 21,3, а обменного калия 426 мг/кг почвы. При этом из 68 точек 35 оказались с содержанием Р₂О₅ менее 20 мг/кг, 19 содержат 20-30 и только 14 – более 30 мг/кг почвы.

     Таким образом, резкое сокращение объемов  применяемых удобрений уже через 3-5 лет приводит почвы по пищевому режиму фактически в первоначальное исходное состояние, в котором они  пребывали до начала массового применения удобрений. Иначе говоря, тот запас  питательных веществ для растений, который накопился в почве  при многолетнем внесении больших  количеств минеральных удобрений, расходуется на вынос с урожаями в сравнительно короткий отрезок  времени (3-5 лет), если прекращается применение удобрений или оно сводится к  известному минимуму.  
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 5. Мероприятия по охране и повышению плодородия почв 

     Важнейшим условием высокой продуктивности растений является обеспеченность их влагой. На каштановых почвах это условие чаще всего не обеспечено, ибо они характеризуются  непромывным водным режимом и  периодическими засухами. Испарение  с поверхности почвы и транспирация растениями влаги здесь, как правило, превышает объем годового увлажнения.

      Следует иметь в виду также и то обстоятельство, что часть влаги атмосферных  осадков в виде снега или местного стока уходит из почв и с полей  в речную сеть и потому реальный водный режим каштановых почв оказывается  еще хуже, чем это складывается из соотношения осадки – испарение. В остро засушливые годы в каштановых почвах отмечается значительный дефицит  влаги, так как выпадающие осадки не в состоянии покрыть потребность  культур для формирования высокого урожая. Поэтому накопление и сохранение влаги в каштановых почвах для  получения планируемых высоких  урожаев – острейшая задача земледелия.

      Сельскохозяйственная  наука и передовая практика убедительно  свидетельствуют о том, что приемы снегозадержания на полях в виде стерни, временных щитов, высокостебельных кулис, соломенной мульчи, лесополос, полосного  чередования культур и др. способствуют увеличению запасов влаги на полях  на 20-40%. При этом под покровом снега  почва почти не промерзает и при  весеннем снеготаянии идет активная инфильтрация влаги в почву. Следовательно, раньше и с большим запасом  влаги начинается вегетационный  период. При поперечной обработке  склонов, лунковании, щелевании успешно  задерживаются на склонах талые  воды, что способствует не только дополнительному  накоплению влаги, но и ослаблению и  даже предотвращению смыва почв и  удобрений. Своевременное весеннее боронование или культивация  также заметно уменьшают допосевное испарение влаги из почвы.