Апробация методики оценки степени деградации чернозема выщелоченного в яблоневых садах на примере ЗАО «15 лет октября» Липецкой области
- Авторы: Захаров В.Л.1, Щучка Р.В.1, Кравченко В.А.1, Сотников Б.А.1, Гулидова В.А.1
-
Учреждения:
- Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина
- Выпуск: № 1 (2025)
- Страницы: 30-34
- Раздел: Растениеводство и селекция
- URL: https://permmedjournal.ru/2500-2082/article/view/686147
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2500208225010065
- EDN: https://elibrary.ru/CTTZVA
- ID: 686147
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В монокультуре слаборослой яблони почвоутомление чернозема выщелоченного проявляется в 20–24-летнем возрасте деревьев. Разработана методика оценки степени деградации почв в яблоневых садах. Ее апробация на примере чернозема выщелоченного показала, что в наибольшей степени деградировали содержание подвижного фосфора и обменного калия в слое 30–60 см, целлюлозолитическая активность – 10–100 см, количество бактерий – 0–40 см, обеспеченность общим азотом в листьях биоиндикатора (ячмень) в фазе кущения. Самая слабая степень деградации чернозема выщелоченного отмечена по толщине гумусового горизонта, общей пористости в слое 10–70 см, коэффициенту структурности – 0–40 см, гигроскопичности – 0–70 см, максимальной гигроскопической влажности – 0-30 см, наименьшей влагоемкости – 0–30 см, капиллярной влагоемкости – 0–60 см, гидролитической кислотности – 10–60 см, сумме обменных оснований – 0–60 см, содержанию азота нитратного – 0–60 см, кальция обменного – 20–60 см, магния обменного – 10–70 см, рН сол – 30–60 см и численности дрожжей – 0–40 см. Почвенные параметры, которые изменились в наименьшей степени, можно считать слагающими компонентами буферности чернозема выщелоченного. Степень его деградации в 24-летних слаборослых яблоневых садах на подвое 62-396 при содержании междурядий под черным паром в условиях ЗАО «15 лет Октября» Липецкой области в 2014–2022 годах была низкой. В данном хозяйстве рекомендуется увеличить количество вносимых под яблоню фосфорно-калийных, органических или зеленых удобрений.
Ключевые слова
Полный текст
В результате анализа отечественных подходов к оценке степени деградации почв были предложены эталоны по некоторым видам деградации (дегумификация, переуплотнение, подкисление, агроистощение и другое) и сделаны дополнения, уточнения существующих диагностических признаков определения их степени (эрозия, дефляция, деградация почв из-за наноса неплодородного породного материала, переувлажнение, заболачивание и другие). [7] Картографирование деградации почв с помощью дистанционного зондирования играет важную роль в понимании пространственных масштабов и темпов распространения этой проблемы. [18] Эрозионную деградацию определяют по среднему соотношению энергий фракции и гумуса. [10] Создана база данных GASEMT, позволяющая прогнозировать эрозию почв. [15] Биологическую деградацию почв чаще всего оценивают по снижению биологической активности, в том числе численности лигнолитических грибов, бактерий. [13, 17] Вторая по распространенности форма деградации после эрозионной – химическая. Ее анализируют по изменению уровня азота, фосфора, калия и гумуса, микроэлементного состава, степени и типа засоления, скорости закисления. [2, 9, 14] В результате корректируют систему удобрения, оценивают эколого-экономический ущерб. [1, 11] Физическая деградация почв заключается в разрушении структуры почвы, рассеивании ее частиц, закупорке пор и увеличении плотности. [12, 16] Обоснованы критерии, базирующиеся на дистанционных измерениях радиоизлучательных характеристик почв и позволяющие фиксировать происходящие изменения водно-физических и других свойств, что необходимо при установлении процессов деградации на ранних стадиях. [8] В литературе описан алгоритм оценки степени деградации почв с использованием аэрокосмических изображений. [3]
В полеводстве применяют трехуровневую шкалу степени деградации многих типов и подтипов почв (дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы выщелоченные, обыкновенные, типичные, южные, каштановые почвы и бурые пустынно-степные) по рНсол, гумусу, нитратному азоту, подвижному фосфору, обменному калию и соотношению органического вещества гуминовых и фульвокислот. [6] В России также популярна пятиуровневая оценка степени деградации почв.
Установлено, что в монокультуре слаборослой яблони почвоутомление черноземов выщелоченных проявляется в 20–24-летнем возрасте деревьев. [4]
Цель работы – апробировать разработанную нами ранее и запатентованную методику оценки степени деградации почв в яблоневых садах (на примере чернозема выщелоченного).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили с 2014 по 2022 год в яблоневом слаборослом саду (заложен в 1998 году по схеме 5×3 м на подвое 62-396) ЗАО «15 лет Октября» Лебедянского района Липецкой области. Система содержания междурядий – черный пар: весеннее зубовое боронование на 3 … 5 см и пяти-шестикратная обработка на 10 … 12 см в течение лета, заключающаяся в чередовании культиваций и дисковых боронований. Сорта – Северный Синап, Лобо, Уэлси, Спартан, Мелба, Жигулевское. Почва – чернозем выщелоченный среднесуглинистый. Один раз в четыре года осуществляли осеннюю отвальную вспашку на глубину 30 … 40 см. Средняя урожайность плодов яблони – 90,0 ц/га при рентабельности производства 207 %. Пользуясь методикой, мы сопоставляли свойства почв в приствольных полосах и междурядьях, отбирая пробы почвы в указанных точках. Было 24 учетных дерева (по 6 в блоке). Количество блоков (повторения) – 4, расположение – рендомизированное. Интенсивность деструкции клетчатки определяли аппликационным методом, гигроскопичность – термостатно-весовым, наименьшую влагоемкость – с помощью гипсовых слепков и заливки площадок, капиллярную – цилиндром с сетчатым дном, общую пористость – по плотности почвы и твердой фазы, плотность почвы – методом режущих цилиндров, твердой фазы – пикнометрическим методом, структурный анализ – методом сухого просеивания. Агрохимические анализы почвы проводили по инструкции Центрального научно-исследовательского института агрохимического обслуживания сельского хозяйства. Количество микроорганизмов в почве устанавливали посевом на питательные среды, биоиндикацию почвы – с помощью вегетационного опыта. Содержание общего азота в листьях растения-биоиндикатора (ячмень) находили методом мокрого озоления. ГТК в годы исследований – 0,9 … 1,3.
РЕЗУЛЬТАТЫ
На основании детального изучения почвоутомления в садах яблони мы разработали и запатентовали методику оценки степени деградации почв по разности в свойствах почвы между двумя зонами сада: 1 – на удалении 130 см от штамба в приствольной полосе, 2 – середине междурядий. [5] Степень деградации оценивали в баллах по величине отклонения зоны 1 от зоны 2 (очень низкая – 0,8, низкая – 1,6, средняя – 2,4, повышенная – 3,2, высокая – 4).
Сопоставляя свойства почвы можно увидеть по некоторым параметрам математическую разницу. Чем она больше, тем выше балл деградации. Установлено, что к 24-летнему возрасту деревьев яблони в результате эксплуатации чернозема выщелоченного некоторые его физические параметры деградировали в разной степени. Очень низкая степень деградации выявлена по толщине гумусового горизонта (плоскостная эрозия из-за выноса почвы с обрабатывающими орудиями при обработках ранее физической спелости почвы), общей пористости в слое 10 … 70 см (уплотнение техникой), коэффициенту структурности – 0 … 40 см (частые обработки на одну и ту же глубину), гигроскопичности – 0 … 70 см и максимальной гигроскопичности – 0 … 30 см (снижение количества кальция и органического вещества), наименьшей влагоемкости – 0 … 30 см (уменьшение органического вещества) и капиллярной влагоемкости – 0 … 60 см (разрушение капиллярных связей). По этим параметрам почву можно считать буферной (табл. 1).
Таблица 1. Степень деградации физических параметров чернозема выщелоченного
Параметр, по которому есть отклонение между двумя зонами сада | Степень деградации, балл | ||||
0,8 | 1,6 | 2,4 | 3,2 | 4,0 | |
Толщина гумусового горизонта (А), см | 10 | ||||
Общая пористость в 10 … 70 см, % | 4,0 | ||||
Коэффициент структурности в 0 … 40 см | 1 | ||||
Содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм в 0 … 30 см, % | 10 | ||||
Гигроскопичность в 0 … 70 см, % | 0,8 | ||||
Максимальная гигроскопическая влажность в 0 … 30 см, % | 1,6 | ||||
Наименьшая влагоемкость в 0 … 30 см, % | 4,4 | ||||
Капиллярная влагоемкость в 0 … 60 см, % | 3,4 | ||||
Скорость капиллярного подъема воды у агрегатов 0,25 … 5 мм в 0 … 10 см, мм/мин. | 30 | ||||
Низкая степень деградации чернозема выщелоченного установлена по содержанию водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм в слое 0 … 30 см и по скорости капиллярного подъема воды у агрегатов диаметром 0,25 … 5,0 мм в 0 … 10 см (вследствие распыляющего действия частых дисковых боронований на одну и ту же глубину в течение вегетационного сезона).
Из агрохимических показателей чернозема выщелоченного в средней степени деградировали содержание фосфора подвижного и калия обменного, низкой – количество азота легкогидролизуемого в слое 10 … 60 см и гумуса – 30 … 60 см, в очень низкой: гидролитическая кислотность в слое 10 … 60 см, сумма обменных оснований – 0 … 60 см, азот нитратный – 0 … 60 см, кальций обменный – 20 … 60 см, магний обменный – 10 … 70 см и рНсол – 30 … 60 см. По этим параметрам почву можно считать буферной.
Самая высокая степень деградации отмечена по подвижному фосфору и обменному калию, что объясняется изначальным лимитом фосфора в черноземных почвах, а также поглотительной деятельностью корней в корнеобитаемом слое 30 … 60 см яблони как калиелюбивой культуры. Эти параметры свидетельствуют о необходимости увеличения внесения фосфорно-калийных удобрений под яблоню в данном хозяйстве на черноземе выщелоченном (табл. 2).
Таблица 2. Степень деградации агрохимических свойств чернозема выщелоченного
Параметр, по которому есть отклонение между двумя зонами сада | Степень деградации, балл | ||||
0,8 | 1,6 | 2,4 | 3,2 | 4,0 | |
Гидролитическая кислотность в 10 … 60 см, мг-экв/100 г почвы | 2,6 | ||||
Сумма обменных оснований в 0 … 60 см, мг-экв/100 г почвы | 2,8 | ||||
Азот легкогидролизуемый в 10 … 60 см, мг/100 г почвы | 1,1 | ||||
NO3 в 0 … 60 см, мг/100 г | 2,8 | ||||
Р2О5 подвижный в 30 … 60 см, мг/100 г почвы | 6,0 | ||||
К2О обменный в 30 … 60 см, мг/100 г почвы | 8,0 | ||||
Са обменный в 20 … 60 см, мг-экв/100 г почвы | 1,3 | ||||
Mg обменный в 10 … 70 см, мг-экв/100 г почвы | 0,5 | ||||
Гумус в 30 … 60 см, % | 1,0 | ||||
рНКCl в 30 … 60 см | 0,3 | ||||
Из биологических параметров чернозема выщелоченного больше изменилось (средняя степень деградации) содержание бактерий в слое 0 … 40 см, что сигнализирует об увеличении количества вносимых органических или зеленых удобрений под яблоню.
Наблюдали среднюю степень деструкции клетчатки в слое 10 … 100 см. Этот параметр – дополнительный сигнализатор необходимости увеличения биологической активности чернозема выщелоченного с помощью органических удобрений. О средней степени деградации почвы свидетельствует также уровень общего азота в листьях растения-биоиндикатора (ячмень) в фазе кущения, выращенного на этой почве. В низкой степени деградировало количество плесневых грибов в слое 0 … 40 см и надземная зеленая масса растения-биоиндикатора. Наименьшее изменение (очень низкая степень деградации) произошло в содержании дрожжей в 0 … 40 см (табл. 3).
Таблица 3. Степень деградации биологических параметров чернозема выщелоченного
Параметр, по которому есть отклонение между двумя зонами сада | Степень деградации, балл | ||||
0,8 | 1,6 | 2,4 | 3,2 | 4,0 | |
Целлюлозолитическая активность в 10 … 100 см, % | 25,0 | ||||
Количество бактерий в 0 … 40 см, тыс. КОЕ/г почвы | 9,0 | ||||
Количество дрожжей в 0 … 40 см, млн. КОЕ/г почвы | 5,2 | ||||
Количество плесневых грибов в 0 … 40 см, тыс. КОЕ/г почвы | 412,0 | ||||
Надземная зеленая масса озимого тритикале, выращенного на почвах двух зон, г/сосуд | 2,0 | ||||
Общий азот в листьях ячменя в фазе кущения, выращенного на почвах двух зон, % | 0,8 | ||||
По физическим параметрам сумма баллов деградации составила 8,8, агрохимическим – 12,8, биологическим – 15,6.
В своей методике мы предлагаем пятиуровневую шкалу оценки степени деградации почв в садах яблони: 0 … 20 баллов – очень низкая, 20 … 40 – низкая, 40 … 60 – средняя, 60 … 80 – повышенная, 80 … 100 – высокая.
Суммируя баллы деградации по каждому из 25 показателей, получили 37,2 балла, что соответствует низкой степени деградации.
Таким образом, в 24-летних слаборослых яблоневых садах ЗАО «15 лет Октября» на подвое 62-396 при содержании междурядий под черным паром степень деградации чернозема выщелоченного низкая или средняя. Эту оценку можно использовать не только как показатель буферности, но и как характеристику уровня агротехники в хозяйстве.
Выводы. При содержании чернозема выщелоченного под черным паром к 24-летнему возрасту деревьев яблони в наибольшей степени деградировали: содержание подвижного фосфора и обменного калия в слое 30 … 60 см, целлюлозолитическая активность – 10 … 100 см, количество бактерий – 0 … 40 см, обеспеченность общим азотом в листьях биоиндикатора (ячмень) в фазе кущения.
Самая слабая степень деградации отмечена по толщине гумусового горизонта, общей пористости в слое 10 … 70 см, коэффициенту структурности – 0 … 40 см, гигроскопичности – 0 … 70 см, максимальной гигроскопической влажности – 0 … 30 см, наименьшей влагоемкости – 0 … 30 см, капиллярной влагоемкости – 0 … 60 см, гидролитической кислотности – 10 … 60 см, сумме обменных оснований – 0 … 60 см, содержанию азота нитратного – 0 … 60 см, кальция обменного – 20 … 60 см, магния обменного – 10 … 70 см, рНсол – 30 … 60 см и численности дрожжей – 0 … 40 см.
Почвенные параметры, которые изменились в наименьшей степени можно считать слагающими компонентами буферности чернозема выщелоченного.
Степень деградации чернозема выщелоченного в 24-летних слаборослых яблоневых садах на подвое 62-396 при содержании междурядий под черным паром в 2014–2022 годах в условиях ЗАО «15 лет Октября» Липецкой области – низкая.
Исходя из структуры деградации в данном хозяйстве необходимо увеличить количество вносимых под яблоню фосфорно-калийных, органических или зеленых удобрений.
Об авторах
Вячеслав Леонидович Захаров
Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина
Автор, ответственный за переписку.
Email: zaxarov7979@mail.ru
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Россия, Елец, Липецкая обл.Роман Викторович Щучка
Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина
Email: zaxarov7979@mail.ru
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Россия, Елец, Липецкая обл.Владимир Александрович Кравченко
Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина
Email: zaxarov7979@mail.ru
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Россия, Елец, Липецкая обл.Борис Александрович Сотников
Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина
Email: zaxarov7979@mail.ru
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Россия, Елец, Липецкая обл.Валентина Андреевна Гулидова
Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина
Email: zaxarov7979@mail.ru
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Россия, Елец, Липецкая обл.Список литературы
- Азаренок Т.Н., Матыченкова О.В., Дыдышко С.В., Матыченков Д.В. Методика оценки эколого-экономического ущерба от деградации осушенных органогенных почв различной степени антропогенной трансформации // Актуальные проблемы почвоведения, экологии и земледелия: Сб. докл. XVIII Междунар. науч.-практ. конф. 26–28 апреля 2023 года. Курск, 2023. С. 5–9.
- Байдюсен У.Ж., Сатова К.М. Оценка степени химической деградации почв Целиноградского района Акмолинской области по их микроэлементному составу // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина. 2016. № 2(89). С. 103–110.
- Бондур В.Г., Мурынин А.Б., Рихтер А.А., Шахраманьян М.А. Разработка алгоритма оценки степени деградации почвы по мультиспектральным изображениям / // Известия ЮФУ. Технические науки. 2012. № 6(131). С. 130–134.
- Захаров В.Л. Комплексная оценка садопригодности почв Тамбовской равнины на основе их устойчивости к садовой агротехнике: монография. Елец: ФГБОУ ВО «Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина», 2019. 330 с.
- Захаров В.Л. Способ оценки деградации почв и времени их износа в промышленных насаждениях яблони // Патент на изобретение № 2737393 от 18.02.2020.
- Лентяева Е.А., Кирейчева Л.В., Безбородов Ю.Г. К вопросу оценки степени деградации зонально- провинциальных почв // Мелиорация и водное хозяйство: проблемы и пути решения: Мат. Межд. науч.-практ. конф., 29–30 марта 2016 года. Т. I. М., 2016. С. 306–315.
- Молчанов Э.Н., Савин И.Ю., Яковлев А.С. и др. Отечественные подходы к оценке степени деградации почв и земель // Почвоведение. 2015. № 11. С. 1394.
- Романов А.Н. Дистанционная оценка степени деградации почв по их радиоизлучательным свойствам // Почвоведение. 2009. № 3. С. 355–363.
- Саидова М.Э., Гафурова Л.А., Мазиров М.А. Оценка степени деградации орошаемых почв аридных зон на основе информативных показателей // Владимирский земледелец. 2019. № 3(89). С. 20–24.
- Сергеенко В.Т., Черныш А.Ф., Юхновец А.В., Цырибко В.Б. Количественная оценка степени эрозионной деградации почв по их внутренней энергии // Двадцать восьмое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: доклады и краткие сообщения, 08–10 октября 2013 года. Пермь, 2013. С. 155–157.
- Слабунова А.В., Арискина Ю.Ю. Оценка степени деградации почв на примере сельскохозяйственных земель Куйбышевского района Ростовской области // Экология и водное хозяйство. 2022. Т. 4. № 1. С. 14–31.
- Трофимова Т.А., Коржов С.И., Гулевский В.А., Образцов В.Н. Оценка степени физической деградации и пригодности черноземов к минимизации основной обработки почвы // Почвоведение. 2018. № 9. С. 1125–1131.
- Фарниев А.Т. Биологическая активность почв в зависимости от степени их деградации // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: Мат. V Межд. симпозиума, 09–14 июня 2003 г. Т. 3. Пущино, 2003. С. 234–236.
- Чекаев Н.П., Блинохватова Ю.В., Кузнецов А.Ю. и др. Оценка степени деградации почв на земельных участках сельскохозяйственного назначения в результате антропогенного воздействия // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2018. № 4(24). С. 51–61.
- Borrelli P. et al. Soil erosion modelling: A global review and statistical analysis //Science of the total environment. 2021. Vol. 780. PP. 146494.
- Osman K.T. Physical Deterioration of Soil // Soil Degradation, Conservation and Remediation. Springer, Dordrecht. 2013. РР. 45–67.
- Sekhohola L.M., Igbinigie E.E., Cowan A.K. Biological degradation and solubilisation of coal // Biodegradation. 2013. Vol. 24. РР. 305–318.
- Shoshany M., Goldshleger N., Chudnovsky A. Monitoring of agricultural soil degradation by remote-sensing methods: A review // International Journal of Remote Sensing. 2013. Vol. 34. No. 17. PP. 6152–6181.
Дополнительные файлы
