Оптимизация агроэкологического состояния дерново-подзолистых почв тверской области на основе регионального мониторинга

На правах рукописи

ФИРСОВ Сергей Александрович ОПТИМИЗАЦИЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ НА ОСНОВЕ РЕГИОНАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА Специальность 03.02.08. - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва 2011 год

Работа выполнена в ГНУ Всероссийском научно-исследовательском институте агрохимии Российской академии сельскохозяйственных наук и ФГУ Центре агрохимической службы «Тверской» Научный консультант академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Сычев Виктор Гаврилович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Мазиров Михаил Арнольдович доктор биологических наук Гармаш Нина Юрьевна доктор биологических наук Гомонова Нина Федоровна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО Санкт-Петербургский Государственный аграрный университет (СПбГАУ)

Защита диссертации состоится 07 декабря 2011 г. в 14-30 час. на заседа нии диссертационного совета Д. 220.043.03. при РГАУ – МСХА имени К.А.

Тимирязева, по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 49.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, Тимиря зевская ул., 49.

Объявление о защите и автореферат размещены на сайте университета – www.timacad.ru Отзывы на автореферат (в 2-х экземплярах заверенных печатью), просим направлять по адресу: 127550 г. Москва, ул. Тимирязевская, 49;

тел. /факс:

8 (499) 976-24-

Автореферат разослан «»_2011 года

Ученый секретарь Диссертационного совета О.В. Селицкая

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Устойчивое и экологически безопасное развитие земледелия на дерново-подзолистых почвах, характеризующихся низким естествен ным плодородием, избыточной кислотностью и слабой гумусированностью, предпо лагает необходимость постоянного контроля и разработки приемов их окультурива ния. Ключевое значение в этом отношении имеет сбалансированное применение удобрений и химических мелиорантов, базирующееся на знании всего комплекса почвенных, агрохимических, экологических и агротехнических факторов, опреде ляющих уровень корневого питания растений и интенсивность круговорота веществ в агроэкосистемах (Минеев, 2000;

Сычев, 2003;

Шильников и др., 2008).

Оптимизируя условия корневого питания растений, физико-химические и био логические свойства почвы посредством химизации производства, возможно интен сифицировать продукционный процесс в агроэкоценозах, и оказывать благотворное влияние на осуществление ряда важных экологических функций, в том числе луч шей адаптации к неблагоприятному воздействию климатических факторов. Расте ния, обеспеченные элементами минерального питания, более устойчивы к токсично му воздействию загрязняющих веществ- тяжелых металлов и радионуклидов, яв ляющихся неизбежным следствием техногенеза.

В связи с этим повышается роль мониторинговых исследований, позволяющих получить объективную информацию, отражающую эколого-агрохимическое состоя ние в системе почва-растение-удобрение. Знание оптимальных параметров плодоро дия и экологической безопасности почв при их длительном сельскохозяйственном использовании имеет большое значение при разработке мероприятий по устранению последствий негативных процессов. Результаты этих исследований положены в ос нову данной работы.

Цель работы состоит в изучении взаимодействия агрогенных и природных факторов, определяющих плодородие дерново-подзолистых почв в условиях Нечер ноземной зоны, и оценка значимости основных эколого-агрохимических параметров плодородия для развития устойчивого земледелия. В задачи исследований входило изучение следующих вопросов:

обобщить результаты мониторинга дерново-подзолистых почв по содержанию гумуса, подвижного фосфора и обменного калия, кислотности среды за период 1966 2010 гг. и сформировать банк данных, характеризующий закономерности динамики изменения плодородия почв;

оценить влияние средств химизации на изменение баланса питательных ве ществ в земледелии и урожайность основных сельскохозяйственных культур в поле вых опытах и производственных условиях;

установить влияние различных способов и доз гуминового препарата «Плодо родие» на рост, развитие и формирование урожая сельскохозяйственных культур и качество их продукции;

разработать технологические приемы по экологически безопасному примене нию отхода промышленности - конверсионного мела (КМ) в качестве химического мелиоранта;

изучить динамику содержания и транслокацию тяжелых металлов в системе почва-растение путем сплошного агрохимического обследования сельскохозяйст венных угодий и на реперных участках агроэкологического мониторинга;

установить количественные параметры загрязнения дерново-подзолистых почв тяжелыми металлами и долгоживущими и техногенными радионуклидами 90Sr и 137Cs в результате антропогенной нагрузки и работы Калининской АЭС;

Научная новизна. Впервые на основе длительного мониторинга дерново подзолистых почв (более 45 лет), установлены основные закономерности изменения кислотности почв, содержания гумуса и подвижных форм макро- и микроэлементов и дана комплексная оценка значимости этих параметров плодородия для развития устойчивого земледелия в климатических условиях Северо-запада России в зависи мости от интенсивности антропогенного вмешательства. Выявлены количественные параметры физико-химических и биологических свойств почв, обеспечивающих формирование высокопродуктивных агроэкоценозов, обладающих повышенной адаптацией к воздействию неблагоприятных климатических факторов и устойчиво стью к токсичности тяжелых металлов и радионуклидов. Исследована динамика ба ланса питательных веществ почв и дан прогноз продуктивности пашни с учетом со временного состояния плодородия почв.

Для создания наиболее благоприятной экологической обстановки и снижения норм внесения минеральных удобрений впервые в условиях Тверской области ис следовано влияние нового гуминого удобрения «Плодородие» на формирование продуктивности и качества продукции различных сельскохозяйственных культур.

Экспериментально обоснована высокая эффективность и отсутствие отрица тельного действия на качество урожая, свойства почв и химический состав инфильт рационных и талых вод конверсионного мела, применяемого в качестве химического мелиоранта. Обоснована целесообразность и экологическая безопасность зимнего известкования почв конверсионным мелом.

Выявлены масштабы и степень загрязнения почв тяжелыми металлами и ра дионуклидами, закономерности их накопления различными сельскохозяйственны ми культурами в зависимости от кислотности дерново-подзолистых почв, содержа ния гумуса и обеспеченности элементами минерального питания.

Практическая ценность. Результаты исследований были использованы при разработке Государственных региональных программ «Сохранение и восстановле ние плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения Тверской области» на 2002-2005 и 2006-2010 годы, при подготовке ежегодных докладов комитета охра ны окружающей среды и природных ресурсов Тверской области за период 1994- годы и при изучении курса «Основы земледелия» и «Агроэкология» в Тверской Го сударственной сельскохозяйственной академии.

Составленные областная и районные картограммы показателей плодородия почв вместе с картограммами хозяйств являются основой планирования работ по химизации, агроэкологически рационального применения удобрений в системе об ласть – район -хозяйство-поле, что способствует повышению эффективности и ин тенсификации сельскохозяйственного производства. Созданная база данных состоя ния плодородия почв Тверской области с использованием ГИС-технологий в пер спективе должна стать основополагающей в решении вопросов экологически сба лансированного сельскохозяйственного производства.

Исследования эффективности удобрения «Плодородие» позволяют расширить представление о влиянии гуматов на формирование продуктивности сельскохозяйст венных культур и дать рекомендации по приемам его применения с целью повыше ния урожая и качества продукции, соблюдения экологической безопасности окру жающей среды. Согласно разработанным автором рекомендациям, гуминовый пре парат внедрен в производственные условия, применен на площади 11450 га.

Расширен ассортимент известковых удобрений за счет высокоэффективной формы, позволяющей снизить затраты на известкование. Разработка экологически безопасных приемов применения конверсионного мела выполнена по заданию Рос сельхозакадемии № 02.03.02.03. «Разработать технологический регламент по эколо гически безопасному применению конверсионного мела в качестве известкового удобрения». Разработка внедрена в производственных условиях Новгородской, Тверской и Смоленской областях на общей площади 141921 га с высоким экономи ческим эффектом. Разработаны «Методические указания по экологически безопас ному применению конверсионного в качестве известкового удобрения», М:ВНИИА, 2008, 17 с. Кроме того, утилизация известьсодержащих отходов промышленности является решением важной природоохранной проблемы по предупреждению их не благоприятного воздействия на окружающую среду.

Разработана программа радиологического мониторинга в зоне работы Калинин ской АЭС, на основе которой проводится ежегодный контроль состояния почвенно го покрова и качества сельскохозяйственной продукции.

Защищаемые положения.:

Сбалансированное применение удобрений является непременным условием развития высокопродуктивного и устойчивого земледелия на дерново-подзолистых почвах с низким плодородием и повышенной антропогенной нагрузкой.

Осуществление для условий Северо-запада России основных экологических функций почв сельскохозяйственных угодий (обеспечение благоприятной среды для адаптации куль турных растений к негативным климатическим факторам, повышение их устойчивости к токсичному воздействию тяжелых металлов и радионуклидов) достигается при размещении посевов на почвах, обеспеченных гумусом, макро-и микроэлементами, имеющих оптималь ные физико-химические свойства.

Высокоэффективное и низкозатратное применение гуминовых удобрений, по зволяет снизить антропогенную нагрузку и обеспечивает существенное повышение продуктивности агроэкоценоза;

Высокоэффективная и экологически безопасная форма известковых удобре ний (конверсионный мел), обеспечивает значительное снижение затрат на известко вание.

Эколого-токсикологическая оценка почв сельскохозяйственного назначения в целом по области и в зоне работы Калининской атомной электростанции по содержанию тяжелых металлов и радионуклидов не выявила угрозы здоровью населения.

Апробация работы. Всероссийская конференция «Радиоэкологические, медицин ские и социально-экономические последствия аварии на ЧАЭО (Москва, 1995 г.);

научно практические конференции: «Эколого-агрохимическая оценка состояния калийного режима почв и эффективность калийных удобрений» (ЦИНАО, 2001 г.);

«Эффективность удобре ний в сельском хозяйстве и пути увеличения объёмов их применения» г. Москва, 2006 г.;

«Картофелеводство XXI века: проблемы и решения», Самохваловичи, г.;

«Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производ ства» г. Москва, 2008 г.;

V съезд Всероссийского общества почвоведов им. В.В. До кучаева, г. Ростов-на-Дону, 2008;

VI Международной научной конференции «Агро экологические аспекты устойчивого развития АПК», БрянскГСХА, 2009;

Совершен ствование системы регистрационных испытаний агрохимикатов», Москва, 2009;

Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России», Москва, 2009 г Публикации. По теме диссертации опубликовано 58 работ, в том числе 13 научных статей в журналах, рекомендованных ВАК и 3 монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и приложений. Работа изложена на 317 страницах основного компьютерного текста, включает 128 таблиц, из них 16 приложений и 32 рисунка. Список используемой литературы включа ет 390 наименований, в том числе 38 иностранных авторов.

ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Тверская область входит в состав Центрального региона и расположена на севе ро-западе Нечерноземной зоны европейской части России, в южно-таежной подзоне, среднерусской провинции. Физико-географическое положение области определяет особенности ее природно-климатических условий.

Климат умеренно континентальный, формируется в основном под воздействием воздушных атлантических масс. Часто наблюдается вторжение арктического холод ного воздуха, вызывающего заморозки весной и в начале лета.

Осадки связаны с циклонами в основном из Атлантики, реже Арктики и Среди земноморья. В летний период к циклонным осадкам могут прибавиться конвектив ные, образующиеся в результате быстрого подъема нагретого воздуха и конденсации водяных паров. В холодный период года преобладает юго-западный ветер, в теплый – западный с частым повторением северо-западного и северного направления. Сред няя годовая сумма осадков составляет 600-700 мм с колебаниями в отдельные годы от 350 мм до 900 мм. За период вегетации выпадает в среднем 250-325 мм осадков с отклонениями по годам от 125 мм до 535 мм.

Сумма среднесуточных температур за период вегетации растений колеблется от 1700 град. на севере области до 1950 град. на юго-западе. В теплые годы показатель может достигать 2050-2350 град., а в холодные – 900-1200 град. Гидротермический коэффициент изменяется от 1,5 до 1,8, что свидетельствует о достаточном и избы точном увлажнении.

Почвы области сформировались на различных почвообразующих породах, происхождение которых связано с деятельностью ледников, а также рек. Наиболь шее распространение получили дерново-подзолистые почвы. Местами встречаются участки дерново-глеевых, подзолисто-болотных, болотных, дерново-карбонатных и других почв. По механическому составу преобладают суглинистые почвы, в основ ном легкосуглинистые (более 50 %).

МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Основной метод, используемый для получения информации и ее анализа - мо ниторинговые наблюдения за состоянием сельскохозяйственных земель, располо женных на обследуемой территории. Локальный почвенно-экологический монито ринг проводился на 21 реперных участках, заложенных в административных рай онах. Для решения отдельных задач были использованы экспериментальные данные нескольких полевых и производственных опытов, выполненных в системе Тверской агрохимслужбы под непосредственным руководством автора работы.

Опыт по изучению эффективности гуминового удобрения «Плодородие» проводили в условиях полевого и производственного опытов в 2000-2007 годы. По левой опыт был заложен на 3-х полях, вводимых последовало. Применение гумино вого препарата производили обработкой перед посевом семян и во время вегетации посевов. Исследования проводили в севообороте ячмень, картофель, многолетние травы, лен. Использовали семена: многолетние травы смесь клевера с тимофеевкой, ячмень сорта «Гонор», картофель «Резерв» среднеспелый, лен сорта С-108 четвертой репродукции. Повторность в опытах 4- кратная. Делянки с учетной площадью 132 м (6 х 22 м). Почвы дерново-подзолистые супесчаные: содержание гумуса - 1,6-1,8%, рНkcl – 5,5-5,7, содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) - 186-193 мг Р2О на кг почвы, обменного калия 149- 163 мг К2О на кг почвы, содержание обменного кальция и магния составляет соответственно 5,5 и 1,4 мг-эк100 г почвы.

Производственные опыты проводили: на дерново-подзолистой супесчаной поч ве с яровым ячменем в колхозе «Мир» Калининского района, со льном - в колхозе им. Куйбышева Краснохолмского района, с картофелем в учхозе «Сахарово» Кали нинского района и «Красный льновод» Бежецкого района;

на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве со льном в к-зе «Новая жизнь» Бежецкого района, с карто фелем различных сортов в к-зе «Красная звезда» Кашинского района.

Опыт по агроэкологической оценке влияния конверсионного мела (КМ), используемого в качестве химического мелиоранта. КМ характеризуется нейтрали зующей способностью 90-95% (в пересчете на СаСО3), содержит азот (0,3-1,5%) и фосфор (0,6-0,9%). Потенциальная опасность от применения КМ обусловлена нали чием до 2,0% стабильного Sr, 0,3% фтора, обусловленных их присутствием в исход ном сырье – апатитовом концентрате Схема микрополевого опыта включала три варианта: 1. NPK – фон;

2. фон + известняковая мука по 1 г.к.;

3. фон + КМ по 1 г.к.. Повторность опыта 4-х кратная Исследования проводились на двух типах почв: дерново -подзолистой супесчаной и тяжелосуглинистой, в сосудах без дна, площадь поверхности 50 х 50 =0,25 м. Тяже лосуглинистая почва: рНkcl- 4,2, Нг- 6,5 мэкв на 100 г почвы, степень насыщенности основаниями – менее 50%. Супесчаная почва имела слабокислую реакцию и отлича лась высокой насыщенностью поглощающего комплекса кальцием и магнием. В ка честве объектов исследований были выбраны : ячмень и клевер – на супесчаной, ячмень, клевер, картофель, свекла – на тяжелосуглинистой почве. Дозы удобрений :

под ячмень –N120P50K100, клевер - P50K120, картофель - N120P50K180, свекла- N150P50K200.

Полевой опыт заложен на 2-х полях на дерново-подзолистой тяжелосуглини стой слабоокультуренной почве: рНkcl. – 4,6, Нг – 4,46 мг-экв/100 г почвы;

Р2О5 в 0, н НСl – 3,06 мг/100 г почвы, гумус по Тюрину – 1,7%. В качестве объектов исследо ваний были озимая пшеница, картофель, ячмень с подсевом клевера и клевер. По вторность опыта 4-х кратная. Размер делянки 3 м х 12 м = 36 м. Схема опыта вклю чала 4-х варианта: 1.Фон –NPK;

2.Фон +известняковая мука;

3.Фон + КМ;

4.Фон + известняковая мука +КМ. Дозы удобрений: N60P50K120 и под клевер - P50К180.

Для экологической оценки возможности миграции Sr из корнеобитаемого слоя по почвенному профилю был проведен лизиметрический опыт на двух типах почв:

дерново-подзолистой супесчаной (рНkcl. – 4,2, Нг – 4,33 мг-экв/100 г почвы;

Р2О5 в 0,2 н НСl – 2,2 мг/100 г почвы, гумус по Тюрину – 1,7%) и суглинистой (рНkcl. – 4,5, Нг – 3,79 мг-экв/100 г почвы;

Р2О5 в 0,2 н НСl – 13,1 мг/100 г почвы, гумус по Тюри ну – 2,1%). Размер насыпных лизиметров 50 х 50 = 0,25 м, глубина 50 см. Схема опыта состояла из 4-х вариантов: Контроль(без удобрений);

Известняковая мука по 2,0 г.к.;

Известь 1,0 г.к. + КМ 1,0 г.к. + NPK;

Известь 2,0 г.к. + NPK;

Опыт по изучению агроэкологической эффективности зимнего известкования конверсионным мелом. Для определения потерь СаСО3 и опасности загрязнения та лых вод стронцием при зимнем известковании, внесение мелиорантов проводилось в разные слои снега 5 раз через декаду. Первое внесение производилось при глубине снежного покрова 25 см, последнее – при глубине снега 40 см. В момент начала по верхностного стока производили сбор талых вод. Опыт заложен в 4-х кратной по вторности на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве: рН 5.0-5,2, Hr -1.7-1, м-экв, Р2О5 – 4,8 мг/100 г почвы, гумус (по Тюрину) – 2,5 % на опытном поле АО «Медновское» Калининского района. Известковые материалы внесены зимой под многолетние травы, на которых и велись все наблюдения в течение последующих трех лет. Уклон участка не превышал 30, скорость ветра ~ 3-3,5 м/сек. Схема опыта включала три варианта: контроль (без удобрений);

известняковая мука –3,5 т/га (в пересчете на СаСО3);

конверсионный мел –3,5 т/га (в пересчете на СаСО3).

Опыт по агроэкологической оценке повторного внесения КМ в почву был зало жен в полевых условиях в совхозе «Селихово» Торжокского района на дерново подзолистой среднесуглинистой почве: рН- 5,2;

Hr- 2,4 мэкв/100г;

P2O5 – 12, мг/100г;

К2О – 12,8 мг/100 г;

гумус 2,7%. Первичное известкование мелом почвы (рН - 4.2) произведено дозой 9,3 т/га CaCO3, повторное спустя 6 лет дозой 4,3 т/га CaCO (по полной г.к.). В качестве объектов исследования использовали многолетние тра вы, ячмень, кукурузу на силос.

В исследованиях анализы почвенных проб выполнены в соответствии с приня тыми руководствами, ГОСТами и ОСТами. Степень достоверности выявленных за кономерностей оценивали с помощью дисперсионного и корреляционного анализа, методов вариационной статистики (Рокицкий П.Ф., 1987).

Радиологический мониторинг. Мониторинг проводится с 1978 года на 56 кон трольных участках и с 1987 года на 33 контрольных участка в 50-ти километровой зоне КАЭС. Для ведения мониторинга за радиоактивным загрязнением почв сель скохозяйственных угодий и продукции растениеводства в регионе выделено три зо ны: санитарно-защитная, радиусом 3-5 км;

зона наблюдения, радиусом 5-35 км;

зона контроля, радиусом 35-50 км.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Планирование стратегических направлений повышения плодородия почв об ласти должно базироваться, прежде всего, на результатах агроэкологического мониторинга. Для этих целей создана информационная база данных, обобщаю щая не только результаты ежегодного обследования почв земель сельскохозяйст венного назначения. Схематично организацию мониторинга и реализацию его ре зультатов можно представить следующим образом (рис. 1). Агроэкологический мониторинг обеспечивает высокую степень детальности не только по набору контролируемых показателей, но и во времени. Мониторинг охватывает и по следний 10-летний период, который последовал за резким спадом сель скохозяйственного производства и, в который следует ожидать отклика системы на недостаточное вложение энергии.

Источник воздействия Мониторинг источников воздействия Мониторинг факторов воздействия Химические Физические Биологические Мониторинг качества Удобрения Почва Растениеводческая продукция Создание информационной базы данных. Рекомендации по снижению нега тивного антропогенного воздействия Рис.1. Схема организации мониторинга и реализации его результатов Динамика изменения кислотности дерново-подзолистых почв разного гранулометрического состава Для анализа результатов мониторинга кислотности произвели разделение ком плекса анализируемых почв на 2 группы с выделением в одну - песчаных и супесча ных почв, в другую - всех разновидностей суглинистых почв. Выявлено, что на мо мент проведения 1ого цикла обследования почвы характеризовались как сильно- и среднекислые. Известкование почв позитивно сказалось на снижении площадей кис лых почв, в первую очередь за счет сильнокислых на 7,4%, а доля почв с реакцией близкой к нейтральной увеличилась на 2,4%. Средневзвешенный показатель рН не превышал 4,9, 32,6% площади пашни имели сильнокислую реакцию, 39,2% - средне кислую, 14,8% - слабокислую, 7,1% имели близкую к нейтральной и 6,3% нейтраль ную реакцию среды (табл. 1).

В начальный период химизации ежегодно известковалось до 175,3-192,8 тыс.га. В дальнейшем была достигнута определенная цикличность, от половинных доз мелиорантов перешли к внесению полных.. Наибольший объем работ по известкованию был выпол нен в 1986-1990 г.- 234,3 тыс. га ежегодно, при внесении в среднем 5,6 т/га мелио рантов. С 1991 года объемы известкования резко снизились, и, начиная с 1995 г., ме лиоративные работы носили эпизодический характер. За последние 10 лет объемы известкования почв уменьшились в 50 раз, а начиная с 2007 года, известкование почв в земледелии области не проводится.

В период 1ого цикла агрохимического обследования, при средневзвешенном по казателе по группе 4,7, легко- и среднесуглинистые почвы в некоторых районах имели рН 5,0-5,3. В группе песчаных и супесчаных почв показатель рН достигал значения 4,9. Обобщенная характеристика динамики рНксl представлена в табл. 2.

Интенсивный темп известкования обусловил близкий по значению сдвиг ки слотности почв независимо от гранулометрического состава. В среднем рассматри ваемые группы почв перешли в разряд слабокислых по большинству районов уже к 4-му циклу обследования. Начиная с 5-го цикла значение рНkcl было стабильным.

Применяемые дозы мелиорантов обеспечили ежегодный сдвиг рН на 0,05-0,04 еди ниц, и способствовали за 20-ти летний период стабилизации параметра к близко ней тральному интервалу.

Таблица 1.

Динамика уровня кислотности дерново-подзолистых почв Тверской области (1966 - 2009 г.) Группировка почв по степени Средневзв.

Итого кислотности, % значение Год кислых рН 4,5 4,6 – 5,0 5,1 – 5,5 5,6 – 6,0 6,0 почв, % 1966-73 32,6 39,2 14,8 7,1 6,3 86,6 4, 1983 14,8 33,0 23,8 16,5 11,9 71,6 5, 1988 7,9 21,5 27,9 26,5 16,2 61,8 5, 1993 7,4 17,1 27,7 27,6 20,2 52,2 5, 1996 6,3 14,2 25,0 30,0 24,5 45,5 5, 1999 6,1 13,2 24,3 31,0 25,4 43,6 5, 2000 5,9 13,1 24,9 31,5 24,6 43,9 5, 2002 5,3 13,7 26,5 31,6 22,9 45,5 5, 2004 4,9 15,0 28,8 30,7 20,7 48,7 5, 2006 5,0 16,0 30,2 29,2 19,6 51,2 5, 2008 6,2 18,0 32,0 26,3 17,5 56,2 5, 2009 6,2 18,8 32,8 25,7 16,5 57,8 5, Для анализа изменений в различных по гранулометрическому составу почвах выбрали в каждой группе разновидности почв по четыре хозяйства. Сравнительная оценка динамики средневзвешенного показателя показала, что изменения в супесча ных и песчаных почвах были более интенсивными, чем в те же периоды на почвах легко– и среднесуглинистых (табл.3). Снижение кислотности на почвах легкого грансостава происходило по 0,035 ед. в год, а в почвах легко- и среднесуглинистых по 0,02 ед. рН. Данные изменения кислотности позволили разработать нормативы расхода мелиорантов для основных разновидностей почв (табл. 4).

Таблица 2.

Динамика средневзвешенного показателя уровня рН среды в зависимости от грану лометрического состава дерново-подзолистых почв Туры агрохимического обследования Показатели 1 2 3 4 5 6 7 Песчаные и супесчаные средневз. рН 4,9 5,0 5,3 5,4 5,6 5,6 5,6 5, lim 4,7-5,0 4,8-5,3 5,0-5,7 5,0-5,8 5,1-6,0 5,4-6,0 5,4-6,0 5,1-5, M+m 4,8±0, 5,0±0,2 5,3±0,3 5,3±0,3 5,3±0,3 5,6±0,3 5,5±0,2 5,3±0, V, % 4,2 4,0 5,5 5,5 5,4 5,4 3,6 5, Легко- и среднесуглинистые средневз. рН 4,7 5,0 5,3 5,4 5,5 5,7 5,7 5, lim 4,6-5,3 4,7-5,3 4,8-5,6 5,0-5,9 5,0-6,0 5,1-6,1 5,1-6,0 5,0-5, M+m 4,4+0,3 4,6+0,3 4,8+0,5 5,2±0,2 5,2±0,3 5,5±0,3 5,4±0,3 5,3±0, V, % 6,4 6,0 9,4 3,7 5,5 5,3 5,3 3, Площади почв, характеризующиеся избыточной кислотностью за 2000-2009 г.

увеличились с 19,0% до 25,0%. Соответственно уменьшились площади со слабокис лыми почвами с 24,9% до 32,8%, близкие к нейтральным и нейтральные – с 56,1% снизились до 42,2%. Такая тревожная динамика указывает на то, что в зоне с про мывным режимом известкование является основным природоохранным мероприяти ем, обеспечивающим воспроизводство плодородия почв и препятствующим прогрес сирующим негативным процессам, в том числе деградации почв. Среднеобластной показатель кислотности рН снизился на 0,13 ед. и составляет 5,47 ед.

Таблица 3.

Динамика изменения средневзвешенного показателя кислотности дерново подзолистых почв в зависимости от гранулометрического состава Туры агрохимического обследования I II III IY Y YI YII YIII Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы Весьегонский района, колхоз «Новая жизнь» 4,8 4,8 5,2 5,4 5,8 5,8 5,7 6, Весьегонский район, колхоз Трудовик 4,6 4,9 5,0 5,2 6,0 5,7 5,6 5, Вышневолоцкий район, п/ф «Юбилейная» 5,6 5,7 6,1 6,0 5,9 5,5 6,1 6, Вышневолоцкий район колхоз «Сила стали» 4,8 5,0 5,4 5,8 5,6 5,7 5,9 5, Дерново-подзолистые легко- и среднесуглинистые почвы Краснохолмского района колхоза «Крюковский» 4,8 4,8 5,0 5,1 5,3 5,4 5,2 5, Краснохолмского района колхоза им. Куйбышева 5,8 5,9 6,0 6,0 6,2 6,3 6,2 6, Торжокского района, «ОПХа им. Ленина» 5,1 5,1 5,5 5,8 5,9 5,7 5,5 5, Торжокского района колхоза «Мир» 5,0 4,9 5,0 5,6 5,8 5,9 5,6 5, По результатам последнего тура обследования (на 01.01.2009 г.) площадь кис лых почв, нуждающихся в известковании, составляет 532560 га, что составляет более 30% площади сельскохозяйственных угодий (рис.2).

Таблица 4.

Нормативы расхода известковых материалов (СаСО3) для сдвига рНсол на 0,1 при известковании дерново-подзолистых почв Расход СаСО3 (т/га) для сдвига рНсол. на 0, Исходный ин легко- и среднесуглинистые песчаные и супесчаные почвы тервал рН почвы Менее 4,5 0,47 0, 4,6-5,0 0,51 0, 5,1-5,5 0,55 0, Наибольшее распространение кислые почвы получили в Бельском (78,8%), Жарковском (76,0%), Западнодвинском (79,2%), Оленинском (83,3%), Ржевском (82,8%) районах, средневзвешенное значение рН в которых находится на уровне 5,0 5,2 ед, тогда как в Бежецком, Весьегонском, Вышневолоцком, Кимрском, Конаков ском, Лихославльском, Сандовском, Сонковском районах эта величина соответству ет 5,8-5,9 ед. рН.

7 тур (рН) 1996-2009 г.г.

1 тур (рН)1964-73 г.г.

100,6 тыс.га 63,4 тыс.га нейтр.

сильно кислые 518,1 тыс.га 113,4 тыс.га бл. к 173,6 тыс.га сильно нейтр. 257,7 тыс.га средне кислые нейтр.

кислые 236,1 тыс.га слабо 327,3 тыс.га 371,1 тыс.га 623,1 тыс.га кислые слабо бл.к средне кислые нейтр.

кислые Рис. 2. Мониторинг кислотности дерново-подзолистых почв Периодическое известкование является определяющим условием не только повышения их плодородия почв, но и обеспечения экологической безопасности.

Динамика изменения содержания органического вещества дерново подзолистых почв разного гранулометрического состава Для Тверской области оптимум содержания гумуса по отдельным разновидно стям почв составляет: для песчаных 1,5-1,7%;

супесчаных 1,8-2,0%;

легкосуглини стых 2,1-2,3% и для средне суглинистых свыше 2,5%. Мониторинг почв области вы явил, что средневзвешенное содержание органического вещества в почвах, несмотря на резко различающиеся объемы применения органических веществ, не был подвер жен резким колебаниям. За период более чем 45 лет значение показателя не снизи лось в целом по области ниже 1,9 %.

Площади песчаных и супесчаных почв с очень низким содержанием гумуса в большинстве районов в годы интенсивной химизации сократились в среднем на 20%, а с повышенным - увеличились на 9%. Последний тур агрохимического обследова ния выявил, что в среднем по этой группе, площади почв с очень низким содержани ем органического вещества занимают 16,3%, с повышенным и высоким (2,6-3,0 и 3,1-4,0%) в сумме 22,8%, наибольшую площадь занимают почвы с низким (1,6-2,0%) и средним содержанием (2,1-2,5%), соответственно 37,3 и 23,6%. Мониторинг легко и среднесуглинистых почв выявил аналогичные закономерности. Средневзвешенное содержание гумуса по почвенным разностям незначительно отличается от значения параметра в целом по области.

Исследование динамики гумусового состояния почв за период 1997-2009 гг. не выявило значительных изменений, однако проявляется тенденция к сокращению площадей с высоким содержанием гумуса, вследствие этого с повышенным увели чилась в среднем на 8-7%. Средневзвешенное содержание гумуса в почвах оценива ется на уровне 2,1%, что соответствует группе среднеобеспеченных. В отдельных районах показатель находится на низком уровне. Так, в Весьегонском, Зубцовском, Кесовогорском, Молоковском, Оленинском, Ржевском, Сандовском, Спировском, Старицком, Торжокском районах средневзвешенное содержание органического ве щества не превышает 1,6-1,9% и соответствует низкому уровню обеспеченности.

Динамика фосфатного режима дерново-подзолистых почв Изменение содержания подвижного фосфора в почве находится в тесной зави симости от интенсивности химизации. В период её начала (1964-1970 г.) мероприя тий по фосфоритованию в области не проводилось. Работы начались в 1971 году и до 1993 года ежегодно проводились на площади 52,5-73,6 тыс.га. Результаты мони торинга показывают (рис. 3), в 1-ом туре обследования почвы с очень низким содер жанием фосфора, были распространены на 15,8% площади пашни, а со средним и повышенным соответственно на 30,3 и 9,3%, и лишь 9,2% занимали почвы с высо ким содержанием. Систематическое внесение фосфорных удобрений обусловило со кращение площади пашни с содержанием фосфора до 50 мг/кг Р2О5 в 5 раз, а площа ди почв с уровнем фосфора более 150 мг/кг Р2О5 увеличились в 3,5 раза.

Таблица 5.

Динамика изменения распределения площадей почв по обеспеченности подвижным фосфором, (% от общей обследованной площади) Градации содержания подвижного фосфора в почве, мг/кг Р2О Год 25 26-50 51-100 101-150 1997 1,4 7,3 25,2 23,4 42, 1998 1,6 7,5 25,3 23,6 42, 1999 1,9 7,9 25,8 23,3 41, 2000 1,9 8,1 25,6 23,0 41, 2001 1,8 8,2 25,9 23,0 41, 2002 1,6 7,9 25,3 22,7 42, 2003 1,5 7,5 24,4 22,6 44, 2004 1,2 6,8 24,0 22,7 45, 2005 1,0 6,2 23,1 22,3 47, 2007 1,2 6,6 23,8 21,5 46, 2008 1,3 6,7 23,6 20,9 47, 2009 1,3 6,8 23,4 20,5 48, В дальнейшем ежегодные объемы фосфоритования резко снизились и не превышали 1,3 тыс. га. К 1996 году (5-ый столбик на рис. 3) почвы с очень низким содержанием фосфора занимали 1,3% пощади пашни, а со средним и повышенным соответственно 25,3 и 23,0%, в разряд с высоким и очень высоким содержанием макроэлемента пе решли 42,5% площади почв. Внесение удобрений в период 1-4 туров обследования обеспечили относительную стабилизацию фосфатного режима, площади почв в сум ме с высокой и очень высокой обеспеченностью элемента возросло - с 42,9% до 48% (таблица 5).

В период 1971-1993 г. увеличились объемы внесения минеральных удобрений: с 74 кг в 1966-1970 г. до 156 кг/га д.в. Возможно, это было также одной из причин создания бла гоприятного фосфатного режима почв. В настоящее время одним из факторов воз растания площадей почв VI группы по обеспеченности подвижным фосфором, мо жет служить отчуждение из сельскохозяйственного использования части земель, как правило, с низким уровнем плодородия.

Изменение площадей почв в зависимости от обеспеченности подвижным фосфором в % от общей обследованной % % % % площади % % % % % % % 1 2 3 4 года исследований 26-50 51-100 101-150 Рис. 3. Динамика изменения площадей дерново-подзолистых почв в зависимости от обеспеченности подвижным фосфором по турам обследования Результаты мониторинга на 01.01.2009 г. свидетельствуют о том, что (тыс.га):

почвы с очень низким содержанием подвижного фосфора занимают 13,5 (1,3%), низ ким –73,5 (6,8%), средним –251,4 (23,4%), повышенным –221,2 (20,5%), высоким – 311,7 (28,9%), очень высоким –205,5 (19,1%) (табл. 5).

Эффективность последействия фосфоритной муки зависит от исходного уровня обеспеченности почв фосфором, который в разрезе районов имел значительное раз личие. Так, в Весьегонском, Вышневолоцком, Калининском, Конаковском, Лихо славльском, Осташковском, Сандовском, Торжокском, Торопецком районах средне взвешенный показатель 176-197 мг/кг, тогда как в Бельском, Зубцовском, Оленин ском, Ржевском районах этот показатель значительно ниже среднеобластного и со ставляет 91-104 мг/кг. Данные показывают, что содержание фосфора в песчаных и супесчаных почвах изменялось от 41 до 189 мг/кг. На суглинистых разновидностях почв - в пределах 43-215 мг/кг, относительная стабилизация уровня фосфатного ре жима отмечается на тур позже.

Для анализа на уровне хозяйств выбрали в каждой группе разновидностей почв по четыре хозяйства. Сравнительная оценка динамики средневзвешенного показате ля показывает, что изменения в подзоне супесчаных и песчаных почв были более интенсивными, чем в те же периоды на почвах легко – и среднесуглинистых. Так в Весьегонском районе в колхозе «Новая жизнь» в супесчаных и песчаных почвах при средневзвешенном показателе фосфора 189 мг/кг, отмечаются колебания от 67 до 271 мг/кг, обусловливая вариабельность параметра 51%. В этом же районе в колхозе «Трудовик» колебания содержания фосфора отмечены от 113 до 262 мг/кг, обуслов ливая средневзвешенное значение параметра 165 мг/кг при вариабельности 38%.

Аналогичная закономерность прослеживается и в колхозе «Сила стали» и п/ф «Юбилейная» Вышневолоцкого района.

Результаты мониторинга легко –и среднесуглинистых дерново-подзолистых почв в колхозах «Крюковский» и «им. Куйбышева» Краснохолмского района пока зывают, что средневзвешенное содержание фосфора существенно варьирует и со ставляет соответственно 93 и 205 мг/кг почвы. При этом вариабельность параметра в колхозе «Крюковский» составляет 49%, а колхозе «им. Куйбышева»-29%. В колхо зах «ОПХа им. Ленина» и «Мир» Торжокского района средневзвешенный показа тель находится на уровне 245 и 224 мг/кг соответственно, вариабельность параметра составляет 31 и 37% соответственно.

В целом по области коэффициент вариации по группам дерново-подзолистых почв изменялся для песчаных и супесчаных от 36% (1-ый тур) до 24% (7-ой тур), для суглинистых - от 44% до 30% (таблица 6).

Таблица 6.

Динамика содержания подвижных соединений фосфора в дерново-подзолистых поч вах в зависимости от гранулометрического состава, мг/кг Туры агрохимического обследования Пока затели 1 2 3 4 5 6 7 8 Песчаные и супесчаные lim 41-128 56-125 65-137 80-171 88-183 93-173 91-179 109-196 109- M+m 70±25 90±35 100±35 125±45 135±47 133±40 135±32 150±45 140± V, % 29 38 35 36 35 30 24 30 Легко- и среднесуглинистые lim 43-111 58-111 53-135 79-162 79-164 96-193 91-215 95-188 95- M+m 77±34 84±26 98±37 120±42 121±41 145±48 152±60 141±43 141± V,% 44 31 37 35 34 33 39 30 Полученная информация дает представление о распространенности почв с раз ной степенью обеспеченности фосфором внутри отдельных ландшафтных единиц, что является необходимым условием при внедрении точного земледелия на основе ГИС –технологий. По результатам обследования составлены картограммы обеспе ченности почв области фосфором и рекомендации ведения сельскохозяйственного производства с учетом тенденции изменения этого показателя по конкретным рай онам, хозяйствам, агрохимическим контурам.

Динамика изменения средневзвешенного содержания фосфора в почвах свиде тельствует о том, что выявленная разница в начале химизации земледелия, сохраня ется во все анализируемые периоды (рис. 4). В супесчаных почвах обеспеченность фосфором была выше и в сравнении со средневзвешенным показателем, и по отно шению к легко- и среднесуглинистым почвам.

Об эффективности фосфорных удобрений свидетельствуют данные производст венных опытов. В опыте совхоза «Романовский» Конаковского района на почвах с низким и с высоким содержанием подвижного фосфора, внесение фосфорных удоб рений обеспечило увеличение урожая семян льна в 2 раза и 1,5-2,0 раза льносоломы (табл. 7). Аналогичные результаты получены в опытах с озимой пшеницей и карто фелем в колхозе «Красная Звезда» Кашинского района (табл. 8). Проведение опытов было направлено на выявление оптимального содержания фосфора в почвах, обес печивающего наибольшую продуктивность агроценоза. Однако, установить количе ственную зависимость этих факторов не представляется возможным.

Рис. 4. Динамика средневзвешенного содержания подвижного фосфора в почвах разного гранулометрического состава содержание Р2О5 мг/кг почвы туры обследования 1 2 3 4 5 6 7 8 песчаные и супесчаные легко-и среднесуглинистые средневзвешенное содержание Р2О5 в целом по области Таблица 7. Эффективность применения удобрений на дерново-подзолистых почвах с различным содержанием подвижного фосфора Вариант Продуктивность льна, ц/га Прибавка от опыта удобрений льносолома льносемя Общая P2О5 в почве низкое содержание Контроль 26,50 3,25 16,22 N30K30+P60 33,38 3,93 20,16 3, N30K30P60 34,05 3,65 19,98 3, N30K30+P60+Р60 26,04 3,35 16,19 P2О5 в почве высокое содержание Контроль 40,74 5,49 25,74 N30K30+P60 51,05 6,60 31,82 6, N30K30P60 49,02 6,92 31,50 5, N30K30+P60+Р60 54,10 6,52 32,93 7, Выявлено, что при содержании фосфора не ниже 100 -120 мг/кг в сочетании с уровнем кислотности не ниже рН 5,4 создаются благоприятные условия выращива ния большинства сельскохозяйственных культур. В этих условиях регулирующая роль в реализации продуктивности культур принадлежит метеорологическим усло виям вегетационного периода и сорту. Вместе с тем, следует отметить, что в услови ях резко снизившегося уровня применения фосфорных удобрений в регионе в почву поступало ежегодно всего 2-5 кг/га Р2О5, складывается устойчивый дефицитный ба ланс фосфора, что может привести к ухудшению не только фосфатного состояния почв, но и общей экологической ситуации.

Таблица 8.

Эффективность применения удобрений на дерново-подзолистых почвах с различ ным содержанием подвижного фосфора Урожайность, ц/га Варианты опыта Картофель Озимая пшеница P2О5 в почве низкое содержание Контроль 131 32, Фон -N60 K60 137 34, Фон + P60 153 38, Фон + P90 149 37, P2О5 в почве высокое содержание Контроль 186,9 46, Фон -N60 K60 195,0 48, Фон + P60 221,9 55, Фон + P90 206,6 51, Расчет, проведенный с учетом планируемого урожая (т/га) зерновых – 1,5, лен/ волокно – 0,5, картофеля – 10,0, многолетних трав (сено) – 2,0, многолетних трав (з/к) –12,0, однолетних трав на з/к-10,0, показал, что для обеспечения продовольст венной безопасности области необходимо возобновление темпов фосфоритования и внесения фосфорных удобрений в объеме 2,3 тыс. тонн д.в.

Калийный режим дерново-подзолистых почв и эффективность калийных удобрений Динамика изменения обеспеченности почв доступным для растений калием в целом по области представлено в таблице 9. Выявлено, что в период более чем за лет наличие очень низко обеспеченных почв калием (до 40 мг/кг) сократилось более чем в 5 раз с 8,2% до 1,4%, низко обеспеченных (до 80 мг/кг) на 10,8%, площадь средне обеспеченных почв увеличилась на 11,4%, а доля почв, имеющих повышен ное и высокое содержание этого элемента к 1995 году в сумме увеличилась до 25,6%, однако в настоящее время снизилась до 21,9%.

Как видно на рис. 5 последний тур обследования почв выявил, что почвы с очень низким содержанием обменного калия (до 40 мг/кг) занимают 15,6 тыс.га, что составляет 1,4% от обследованной площади пашни, низким (41-80 мг/кг) – 396, тыс.га (37,0%), средним (81-120 мг/кг) – 427,8 тыс.га (39,7%), повышенным (121- мг/кг) – 176,0 тыс.га (16,3%), высоким (171-250 мг/кг) – 50,0 тыс.га (4,6%) и очень высоким (более 250 мг/кг) – 11,1 тыс.га (1,0%).

Применение удобрений в период до 1991 г. способствовало снижению доли почв с низким содержанием калия и значительному увеличению доли почв со сред ним и повышенным его содержанием. В последующие годы проявилась тенденция снижения показателя с 115 до 95 мг/кг, а в настоящее время его значение варьирует от 94 до 99 мг/кг и в целом соответствует группе среднеобеспеченных почв.

Таблица 9.

Распределение площадей дерново-подзолистых почв по обеспеченности обмен ным калием, % от обследованной площади Группировка почв по содержания обменного калия, мг/кг Годы 40 41-80 81-120 121-170 1964 –73 8,2 47,8 28,4 10,0 5, 1978 4,7 45,2 31,8 12,5 5, 1983 5,2 40,8 33,2 15,1 5, 1988 2,6 34,9 33,3 19,0 10, 1993 1,6 28,3 34,1 21,1 14, 1996 1,9 29,6 34,6 20,4 13, 1998 2,2 35,0 34,5 18,4 9, 2000 2,4 38,8 35,0 16,8 7, 2002 2,5 40,6 36,3 15,3 5, 2003 3,1 40,5 36,0 15,1 5, 2006 2,9 40,5 36,9 14,4 5, 2007 2,7 38,8 37,6 15,3 5, 2008 1,6 36,7 39,4 16,3 4, 2009 1,4 37,0 39,7 16,3 5, 10,7тыс.га 59,3тыс.га 88,3тыс.га 38,3тыс.га оч.в ысокое в ысокое 131,2тыс.га в ысокое оч.низкое 159,9тыс.га оч.низкое пов ышенно е 187,3тыс.га пов ышенное 470,2тыс.га низкое 451,5тыс.га 760,4тыс.га среднее низкое 427,3тыс.га среднее 7 тур (К2О) 1996-2006 г.г.

1 тур (К2О) 1964-73 г.г.

Рис. 5 Распределения площадей почв по обеспеченности обменным калием Анализ результатов на районном уровне показал, что средневзвешенное содер жание обменного калия в период 1964-73 г. изменялось от 77 (Калязинский район) до 102 мг/кг (Лесной район) на супесчаных и песчаных почвах и от 64 (Конаковский район) до 117 мг/кг (Удомельский район) в легко- и среднесуглинистых почвах.

Коэффициент вариации содержания калия по турам обследования выше на лег ких почвах и колебался от 41% в 5-ом туре до 25% в 7-ом, что свидетельствует не только о почвенной пестроте, но и роли внешних факторов, воздействующих на ди намику этого элемента (табл. 10).

В супесчаных и песчаных почвах большинства районов резких колебаний по содержанию обменного за все туры обследования не выявлено и в настоящее время уровень обеспеченности характеризуется как средний и повышенный. Однако в от дельные периоды проявлялись и исключения, средневзвешенное содержание обмен ного калия в 5 туре в Пеновском районе характеризовалось повышенным и высоким.

По содержанию обменного калия легко- и среднесуглинистые почвы характери зовались вариабельностью на уровне 20-30%. Наименее обеспечены почвы Бежецко го, Краснохолмского, Селижаровского, Спировского и Старицкого районов. Наибо лее существенные изменения с 5-го тура обследования отмечены в Кувшиновском, Лихославском, Зубцовском и Удмельском районах. Значение параметра в песчаных и супесчаных почвах несколько выше в сравнении с легко –и среднесуглинистыми, однако, эти различия по почвенным разностям незначительно отличаются от средне го значения обеспеченности калием в целом по области.

Таблица 10.

Динамика подвижных соединений калия в почвах в зависимости от их гранулометрического состава Пока- Туры агрохимического обследования затели 1 2 3 4 5 6 7 Песчаные и супесчаные почвы lim 77-102 77-112 82-116 79-131 82-151 78-115 84-112 75- M+m 91±13 96±15 99±17 104±26 114±36 95±18 96±15 94± V,% 29 32 28 37 41 32 25 Легко- и среднесуглинистые почвы lim 64-117 69-123 63-110 77-130 96-140 72-126 72-129 87- M+m 86±21 92±28 92±18 104±25 119±21 101±25 98±27 95± V,% 27 31 32 28 22 27 37 Анализируя результаты по отдельным хозяйствам, можно отметить, что к началу периода интенсивной химизации содержание калия в супесчаных и песчаных почвах в хозяйствах п/ф «Юбилейная», к-зе «Сила стали» Вышневолоцкого района и к-за «Трудовик» и к-за «Новая жизнь» Весьегонского района ниже, в сравнении с легко- и среднесуглинистыми почвами ОПХа им. Ленина и к-за «Мир» Торжокского района и к-зов «Крюковский» и им. «Куйбышева» Краснохолмского района.

Динамика содержания калия в легко – и среднесуглинистых почвах колхозов «Мир» Торжокского района и «им. Куйбышева» Краснохолмского района показыва ет, что оно увеличилось соответственно с 81 до 114 мг/кг и с 90 до 114 мг/кг. А в колхозах ОПХа им. Ленина Торжокского района и «Крюковский» Краснохолмского района снизилось соответственно с 143 до 113 мг/кг и с 101 до 76 мг/кг. К настояще му времени большую часть пашни, за исключением колхоза Крюковский, занимают почвы средней и повышенной обеспеченности калием. Доля почв с низким содержа нием калия в этих хозяйствах составляет около 23%.

Таким образом, несмотря на определенные различия, динамика калия в почвах разного гранулометрического состава имеет сходную направленность при различной количественной выраженности.

Подводя итоги анализа изменения основных параметров дерново-подзолистых почв различного гранулометрического состава, можно отметить, что, несмотря на малое вложение энергии в сельскохозяйственное производство, деградационные процессы развиваются достаточно медленно. Схожая ситуация отмечается и в мас штабах страны. Наблюдаемые факты служат основанием для недооценки роли удоб рений в формировании питательного режима почвы.

Продуктивность дерново-подзолистых почв Период проведения химизации за исследуемые 45 лет можно условно разде лить на 4 периода: начало (1966-1970 г.), интенсивный период (1971-1993 г.), спад химизации (1994-1997 г.), низкий уровень химизации (1998-2009 г.). В таблице сведены результаты мониторинга почв, показывающие динамику продуктивности пашни в зависимости от значений основных агрохимических параметров.

Таблица Изменение показателей плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в разные периоды химизации 1966- 1971- 1994- 1999 Показатель 1970 1993 1998 Кислотность почв Средневзвешенная величина рНKCL 4,9 5.5 5.65 5.58 5, Всего кислых почв % 86,6 52,2 42,5 47,3 61, Содержание подвижного фосфора Средневзвешенная величина Р2О5 68 122 135 140 Площади с содержанием Р2О5 50 мг/кг, % 51,2 10,9 9,7 8,0 8, Площади с содержанием Р2О5 150 мг/кг,% 30,3 26,9 48,3 47,0 53, Площади с содержанием Р2О5 150 мг/кг,% 18,5 62,2 42,0 45,0 47, Содержание обменного калия Средневзвешенная величина К2О, мг/кг 87 113 103 96 Площади с содержанием К2О 80 мг/кг, % 56,0 29,9 38,3 42,6 40, Площади с содержанием К2О 170 мг/кг,% 38,4 55,2 52,7 51,5 95, Площади с содержанием К2О 170 мг/кг,% 5,6 14,9 9,0 5,9 5, Среднегодовое применение агрохимических средств и удобрений Известкование почв, тыс.га 172 205 15 1,6 Фосфоритование, тыс.га - 41 1,3 - Внесение NPK, кг/га д.в. 74 156 8,1 4,8 3, Внесение органических удобрений, т/га 4,6 6,3 1,5 0,7 0, Среднегодовая продуктивность пашни Продуктивность пашни, т/га зерн.ед. 3,4 3,8 3,2 3,3 2, Урожайность зерновых культур, т/га 1,12 1,24 0,99 1,05 0, Урожайность картофеля, т/га 9,05 10,7 8,63 9,02 8, Урожайность льна, т/га 0,32 0,37 0,32 0,34 0, Результаты показывают, что в период интенсивной химизации, охватывающий года (1971-1993 г.), шло постоянное увеличение среднегодовой продуктивности, а за тем, хотя и с определенными колебаниями, но в целом снижение.

В опытах с различными сортами ячменя на легкосуглинистых дерново подзолистых почвах ОПХа им. Ленина Торжокского района и СПК «им. Куйбыше ва» Краснохолмского района и овсом колхоза «Вперед» Рамешковского района в звене севооборота была изучена эффективность различных доз полного минерально го удобрения на почвах средней обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием (табл. 12-13). Окупаемость затрат зерном 1 кг удобрений была существенно выше у ячменя.

Таблица Влияние различных доз минеральных удобрений на урожайность ячменя Урожайность т/га Прибавка Прибавка урожай** урожай* Варианты урожая урожая сорт «Эль сорт «Мос опыта кг/1 кг кг /1 кг гина» ковский-121» т/га т/га д.в.

д.в.

Контроль б/у 1,34* 1,84 - - N60Р60К60 1,63 +0,29 1,6 2,03 +0,19 1, N90Р90К90 1,83 +0,49 1,8 2,63 +0,79 2, НСР05 ц/га 0,11 0, *ОПХа им. Ленина Торжокский р-н;

** СПК «им. Куйбышева» Краснохолмский р-н Оценивая насыщенность удобрениями по отдельным районам, необходимо вы делить Бежецкий, Кашинский, Конаковский и Старицкий районы, в которых она бы ла одной наиболее высокая. Для остальных районов снижается не только количество вносимых удобрений, но и изменяется соотношение между питательными элемента ми, что приводит к спаду продуктивности пашни, уровень которого существенно за висит и от гранулометрического состава почв. Так, например, в Весьегонском, Тор жокском и Краснохолмском районах, применение удобрений не превышает 4,0 кг/га д.в., причем на супесчаных почвах урожайность зерновых культур существенно ни же (к-з «Новая жизнь» и СПК «Трудовик» Весьегонского района), чем на суглини стых (СПК «им. Куйбышева» Краснохолмского района и к-з «Мир» Торжокского района) почвах (рис. 6).

Таблица 13.

Эффективность минеральных удобрений под овес (сорт «Санг») к-з «Вперед» Рамешковский район Урожайность т/га Прибавка к контролю Варианты Годы исследований ц/га кг на1 кг д.в.

опыта среднее 1 2 Контроль б/у 2,04 1,89 2,16 2,03 - N30Р50К60 2,23 2,06 2,45 2,25 +0,22 1, N90Р90К90 2,41 2,53 2,74 2,56 +0,53 2, НСР05 т/га 0, Снижение объемов применения удобрений негативно отражается на по тенциальном плодородии, увеличивая долю низкопродуктивных почв. Такое поло жение не могло не сказаться на балансе основных питательных элементов в почвах (табл.14). Результаты показывают, что с 1991 года и по настоящее время в почвах сохраняется отрицательный баланс элементов питания, составляющий 35,3 кг/га, в том числе (кг/га) : по азоту – 20,8, фосфору – 2,0, калию – 12,5. По районам баланс колеблется весьма значительно от –21,6 до –53,5 кг/га.

Анализ динамики плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных куль тур за 45 лет позволил определить оптимальные агрохимические параметры дерно во-подзолистых почв, которые могут обеспечить наиболее полную реализацию про дуктивности растений в условиях Тверской области (табл. 15).

Рис. 6. Динамика урожайности зерновых культур в хозяйствах Тверской области 31, урожайность, ц/га 27,1 26, 25, 25 25 23, 20 18, 18,1 18, 17,1 16, 15,9 15,5 15, 15 15, 14, 14,5 14, 14 14 13,6 12, 11, 11, 11,1 10 9, 9,7 9, 8,1 8 7, 5 5, 3, год 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 к-з "Новая жизнь" СПК "И м. Куйбышева" к-з "Мир" СП К "Трудовик" Прогноз возможной урожайности сельскохозяйственных культур, потребности в удобрениях для каждого конкретного участка, хозяйства, района с учетом сложив шегося уровня обеспеченности почв элементами питания свидетельствует о том, что возможно получать в среднем по области урожай (т/га): зерновых на уровне 1,06, картофеля –6,1, л/волокна –0,2. Почвы области на достаточно большой площади имеют высокую степень обеспеченности подвижным фосфором, при сбалансиро ванном внесении азотных и калийных удобрений, реально получение урожая зерно вых на уровне – 1,68 т/га (прибавка 6,2 ц/га), картофеля – 14,2 т/га (прибавка 8, т/га), л/волокна – 0,3 т/га (прибавка 0,1 т/га).

Таблица 14.

Баланс элементов питания в земледелии Тверской области.

Годы Баланс,+- кг/га Всего N P K 1991-95 - 41,5 -12,2 -51,3 -105, 1996-00 -27,2 -4,0 -24,7 -55, 2001-05 -23,7 -2,9 -16,2 -42, 2007 -23,6 -2,2 -17,4 -43, 2008 -21,2 -2,5 -14,1 -37, 2009 -22,6 -2,3 -15,0 -39, 2010 -20,8 -2,0 -12,5 -35, Учитывая, что в районах были использованы средневзвешенные показатели со держания органического вещества, подвижного фосфора и обменного калия, наи большая сходимость расчетных и фактических величин урожаев, получена по зерно вым, занимающим наибольший удельный вес в структуре посевных площадей.

Удельный вес льна и картофеля в структуре посевных площадей незначителен и размещаются эти культуры в хозяйствах, как правило, на более плодородных почвах.

Поэтому фактическая урожайность этих культур будет выше расчетной.

Таблица 15.

Оптимальные параметры плодородия дерново-подзолистых почв Показатели плодородия Оптимальные значения параметров Содержание:

гумуса, % 2,0 – 2, доступные формы азота (NO3 + NH4): содержание 3,0 азота 4,5 мг/100 г почвы;

запасы – 100-120 кг/га подвижных фосфатов 200-250 мг /кг почвы обменного калия 200 – 250 мг/кг почвы микроэлементов, мг/кг Cu 3-4;

Co 0,8-1,2 ;

Mo 0,2-0,4;

B 0,5-0,6 ;

Zn 6- рНКCl 6,0 – 6,5 ;

подвижный Al отсутствует;

Нг не вы реакция почвенной среды ше 1,5-2 мг-экв/100 г почвы S поглощенных оснований 8-12 мг.экв /100 г;

состояние ППК степень насыщенности 89- 90 % Влияние гумата «Плодородие» на урожайность льна-долгунца Установлено положительное действие гумата на рост льна и формирование его продуктивности. Наибольший эффект отмечен на стадии бутонизации, когда высота растений льна достоверно увеличилась в сравнении с контрольным вариантом в среднем за три года на 5,1 см. Средняя прибавка урожая льносоломы и семян при обработке посевов гуматом в дозе 2,0 л/га составила 0,58 и 0,13 т/га, прибавка уро жая составила 21,5 и 37,5% соответственно. Применение гумата во время вегетации в дозе 1,0 л/га по фону NPK было равнозначным влиянию дозы 2,0 л/га без примене ния NPK. Разница в прибавке урожая льносоломы и семян не достоверна, а затраты на удобрения существенно различаются (табл.16).

Таблица 16.

Влияние гуминового препарата на формирование урожая и качества льнопродукции (в среднем за 2002-2004 годы) льносолома семена волокно Вес Варианты опыта зерен, г т/га т/га +/- т/га +/ +/ Контроль б/у 2,69 - 0,35 - 0,78 - 4, N16P16K30 – фон 2,72 0,03 0,36 0,01 0,81 0,03 4, Ф + обработка семян 2,5% 2,97 0,28 0,4 0,05 0,91 0,13 4, «Плодородие» в дозе 5 л/т Ф + обработка семян 2,5% 3,02 0,30 0,41 0,06 0,94 0,16 4, «Плодородие» в дозе 10 л/т Ф+ опрыскивание аммиачн.

2,81 0,17 0,36 0,01 0,81 0,03 4, селитрой 20 кг/га Ф+ опрыскивание 0,01% 3,07 0,38 0,42 0,07 0,98 0,2 4, «Плодородие» дозой 1,0 л/га Ф+ опрыскивание 0,01% 3,27 0,58 0,48 0,13 1,08 0,3 4, «Плодородие» дозой 2,0 л/га Опрыскивание 0,01% «Пло 3,02 0,35 0,42 0,07 0,98 0,19 4, дородие» дозой 2,0 л/га НСР05 0,15 0,042 0,45 0, Инкрустация семян льна также была эффективной и обеспечила получение дос товерной прибавки урожая соломы и семян льна 0,28-0,30 и 0,4-0,41 т/га соответст венно, что превышает контрольный и фоновый варианты на 10,5 и 15,2% соответст венно. Применение гумата во время вегетации в дозе 2,0 л/га способствовало увели чению номеру льносоломы в среднем на 0,6 ед., величина номера по другим вариан там, хотя и выше в сравнении с контролем, но не превышает 0,2-0,4 ед. Опрыскива ние посевов льна гуматом в дозе 2 л/га по фону NРК способствовало увеличению со держания жира на 0,4%, при дозе 1,0 л/га и предпосевной обработке семян достовер ного увеличения содержания жира в семенах не выявлено.

Таким образом, исследования показали, что гумат «Плодородие» независимо от способа его применения, положительно влияет на формирование урожайности льна и качества продукции.

Влияние гумата на урожай и качество зерна ярового ячменя Влияние гумата «Плодородие» при обработке посева ячменя проявилось в уве личении площади листовой поверхности в среднем 7,35-7,49 тыс.м2/га, что на 13,7 15,9% больше чем на контроле. Выявлена стимуляция процесса побегообразования с единицы площади. Величина, соотношение элементов структуры урожая ячменя наилучшие были в варианте с гуматом в дозе 2,0 л/га на фоне NPK.

Наибольшее влияние гумат оказал на формирование числа и массу зерен в ко лосе: лучшие показатели отмечены на фоне дозы 2,0 л/га. Опрыскивание растений гуматом без NPK способствовало формированию 1000 зёрен массой в среднем 42,6 г, что на 1,8 г или 4,4% больше чем на контроле, на фоне NРК масса 1000 зерна увели чилась на 3,0 г или 7,4% и составляла в среднем 43,8 г (табл. 17).

Таблица 17.

Влияние гуминового препарата на формирование урожая зерна ячменя (урожайные данные в среднем за 2003-2005 годы) Прибавка, т/га Урожай Масса Содержание зерна ср.

в зерне Вариант опыта за 3 года, общая от гумата белка, % зёрен, г т/га Контроль б/у 40, 1,61 - - 11, 41, N16P16K30-фон 1,74 +0,1,3 - 12, Ф + обработка семян 41, 1,73 +0,12 -0,01 12, 2,5% р-ром в дозе 5 л/т Ф + обработка семян 41, 1,83 +0,22 +0,10 12, 2,5% р-ром в дозе 10л/т Ф+амм. селитра 20 кг/га 41, 1,85 +0,24 - 12, Ф+ 0,01% «Плодородие» 43, 1,99 +0,38 +0,26 12, дозой 1,0 л/га Ф+ 0,01% «Плодородие» 43, 2,34 +0,73 +0,61 12, дозой 2,0 л/га 0,01% «Плодородие» до 42, 2,13 +0,52 +0,52 12, зой 2,0 л/га НСР05 0, 0,19 0, Предпосевная обработка семян, независимо от дозы гумата, хотя и обусловила в сравнении с контролем увеличение массы зерён, но значительно меньшее, чем при опрыскивании растений ячменя.

Опрыскивание растений гуматом в дозе 2,0 л/га на фоне NPK и без него обеспе чило получение наибольших прибавок зерна ячменя 0,76 и 0,46 т/га соответственно, что на 47,2 и 28,6% больше чем на контроле, при этом содержание белка в зерне уве личилось в среднем 2,71-2,77%. Хотя и не отмечено достоверного снижения нитра тов, но положительная тенденция чётко проявляется - снижение на 5-6 мг/кг. Данные показывают, гуматы, применяемые в малых нормах расхода, не могут заменить пол ноценного минерального питания растений, но, оказывая стимулирующее влияние на растения ячменя, способствуют усвоению питательных веществ из почвы.

Таким образом, на окультуренных почвах при снижении затрат на минеральные удобрения внекорневое применение гумата «Плодородие» в дозе 2,0 л/га обеспечи вает повышение урожайности ячменя на 0,46-0,76 т/га и улучшения качества зерна.

Формирование продуктивности многолетних трав и качества продукции в условиях применения гумата «Плодородие» Исследования показали, что урожай зелёной массы смеси клевера + тимофеевки в вариантах с предпосевной обработкой семян составлял 9,03-9,65 т/га, что на 1,24 1,86 т/га больше в сравнении с контролем, а по отношению к фоновому варианту при дозе препарата 10 л/т прибавка составила 14,6% (табл. 18). Наибольший эффект по лучен при обработке посева травосмеси гуматом в дозе 2,0 л/га, прибавка урожая зе лёной массы трав составила 5,48 т/га к контролю и 4,85 т/га к фону. Обработка посе вов гуматом без NPK обеспечила урожайность 11,5 т/га, прибавка составила 3, т/га, в сравнении с обработкой посевов препаратом в дозе 1,0 л/га, где получен уро жай 10,49 ц/га, прибавка от применения гумата на 1,64 т/га выше.

Действие гумата было положительным при формировании качества кормовой продукции. Высокий вынос азота урожаем травосмеси отмечен на вариантах с обра боткой посевов гуматом возрастающими дозами и составил 2,66-2,71%. Аналогичная закономерность отмечается в выносе растениями калия.

Существенного влияния на содержание протеина в опыте не выявлено, величи на параметра качества по вариантам составляет 73,2-66,1 г/кг корма. Однако при расчете общего сбора белка с гектара посева наблюдается достоверное увеличение показателя. Предпосевная обработка семян обеспечила прибавку в сборе белка в зе лёной массе трав в сравнении с контролем на 102,6 – 142,1 кг/га и составляла 623,1 657,2 кг/га. Внекорневая подкормка посевов в возрастающих дозах препарата в сравнении с контролем обусловила прибавку в сборе белка 170,3 -322,5 кг/га, в срав нении с фоном – 137,2- 289,4 кг /га соответственно.

С увеличение доз гумата, в зависимости от способов его применения, содержа ние клетчатки повышается на 3,4-5,4 г/кг корма и 9,2-15,2 г/кг корма. Внимания за служивает результат варианта с опрыскиванием посевов без применения минераль ного фона, не уступающий по эффективности наилучшему варианту.

Таким образом, на известкованных дерново-подзолистых супесчаных почвах с высокой степенью обеспеченности фосфором и калия применение гумата «Плодоро дие» является высокоэффективным приёмом, приводящим не только к увеличению урожайности травосмеси, но и улучшению качества кормовой продукции.

Таблица 18.

Влияние гуминового препарата «Плодородие» на качество сена смеси клевера +тимофеевки, т/га Прибавка урожая, Урожай, Содержание, % на сух в-во Содержание, г/кг т/га Варианты опыта сред. за от 3 года общая азота фосфора калия кальция протеина клетчатки гумата Контроль б/у 7,79 - - 2,34 0,32 2,56 0,36 71,2 250, N16P16K30 – фон (Ф) 8,42 0,63 - 2,39 0,37 2,65 0,36 69,8 253, Ф + обработка семян 9,03 1,24 0,61 2,63 0,39 2,68 0,35 69,0 255, 2,5% р-ром в дозе 5 л/т Ф + обработка семян 9,65 1,86 1,22 2,64 0,42 2,75 0,32 68,1 256, 2,5% р-ром в дозе 10 л/т Ф +амм. селитра 20кг/га 9,84 2,05 - 2,59 0,40 2,78 0,30 70,8 255, Фон+опрыскивание 01% 10,49 2,70 2,07 2,68 0,41 2,85 0,30 69,1 259, р-ром в дозе 1,0 л/га Фон+опрыскивание 01% 13,27 5,48 4,85 2,76 0,46 3,16 0,27 66,1 265, р-ром в дозе 2,0 л/га Опрыскивание 0,01% ром 11,50 3,71 3,71 2,71 0,44 3,09 0,28 67,5 262, доза 2,0 л/га НСР05 0,79 0,24 0,17 0,21 0,13 5,9 6, Формирование урожайности картофеля в условиях применения гуминового препарата «Плодородие» Опрыскивание посадок картофеля гуматом оказало существенное влияние на рост и формирование листовой поверхности растений. Наибольший эффект дос тигнут на фоне дозы 3,0 л/га в сочетании с NPK. Оптимальная площадь листьев картофеля была сформирована в благоприятных условиях 2005 года в вариантах с опрыскиванием гуматом в дозах 2,0 и 3,0 л/га по фону NPK и без него и составила 44,5-48,9 тыс. м2/га, максимальное значение интервала соответствует варианту оп рыскивание гуматом 3 л/га + фон – при этом ботва работала более стабильно, чем в остальные годы (ЧПФ = 2,4 г сух. в-ва/ сутки при продолжительность активной работы листового аппарата – 81 день;

продуктивность 1 тыс. ед. ФП = 8,4 кг клуб ней), и обеспечила максимальный урожай клубней – 335 ц/га.

Влияние различных способов и доз гумата на динамику накопления массы клубней и прирост массы клубней за сутки в различные по погодным условиям го ды было идентичным. В среднем за 3 года на вариантах с опрыскиванием посадок гуматом в дозе 3,0 л/га в сочетании с NPK отмечено увеличение прироста массы клубней 12,2 г/куст за сутки, и в итоге повышению урожая клубней на 11,2-13,6%.

Данные табл. 19 свидетельствуют о том, что применение гумата обеспечило полу чение прибавки урожая клубней в зависимости от способа применения препарата и его дозы 2,6 – 5,4 т/га, наиболее эффективным приёмом было опрыскивание расте ний картофеля в дозе 3,0 л/га. Влияние гумата на содержание крахмала в клубнях было положительным, в зависимости от метеоусловий года величина показателя колебалась от 11,1 до 13,6%, наибольшие величины отмечены в 2005 году. Обра ботка клубней обеспечила достоверное повышение содержания крахмала в среднем за 3 года до 12,3%, в вариантах, где производилось опрыскивание посадок карто феля 12,4-12,9 %. В среднем за 3-и года между содержанием крахмала и сухих ве ществ выявлена корреляция на уровне r = 0,67.

В сочетании с NPK опрыскивание посадок обусловило увеличение содержа ния сырого протеина в клубнях на 10-15%, с возрастанием дозы гумата увеличива лось значение показателя и достигло 2,29% (табл.19). Отмечено повышение содер жания витамина «С» в клубнях до 12,7-13,1 мг%. Гумат обладает противогрибко вым действием, в среднем общее число здоровых клубней в зависимости от спосо ба и дозы гумата увеличивается с 59 до 72-76%. Учитывая низкую цену препарата, применение гумата на посадках картофеля было экономически выгодно.

Экологические аспекты применения конверсионного мела Результаты исследований микрополевого опыта на ЦОС ВНИИА показывает, что КМ, являясь активной и быстродействующей формой известкового удобрения.

За 5 лет последействия выявлена идентичность действия КМ и известняковой му ки на основные агрохимические показатели почвы, что подтверждает пригодность КМ для использования в качестве мелиоранта. По действию на продуктивность возделываемых культур, КМ не уступал, а в некоторых случаях превосходил из вестняковую муку. Наибольший эффект от КМ проявился на ячмене и свекле.

Внесение КМ приводит к увеличению содержания Sr в зерне и соломе ячменя и озимой пшеницы, но одновременно возрастает содержание Са. Однако в ботве и клубнях картофеля, листьях и корнях свеклы не выявлено достоверного увеличе ния содержания Sr, соотношение Са :Sr находилось на безопасном уровне и соот ветствовало качеству «чистой продукции».

Таблица 19.

Влияние гуминового препарата на показатели качества клубней картофеля (в среднем за 2005-2007 год) Пораженность Содержание* в клубнях Урожай клубней паршой клубней, Товар Варианты сырого здо- сильно и ность, т/га в крах- сухих вита- нитра опыта про- ровые средне по среднем мала ве-в мина С тов** % теина раженные за 3 года мг% мг/кг % Контроль б/у 19,0 62 1,91 11,8 19,6 11,97 122,3 59 N16P16K30 – фон (Ф) 19,6 64 1,99 11,8 19,8 12,18 133,3 64 Ф + обработка клубней 2,5% 21,6 66 2,06 12,1 20,7 12,45 115,2 72 «Плодородие» в дозе 5 л/т Ф + обработка клубней 2,5% 22,3 72 2,10 12,3 20,6 12,66 122,1 74 «Плодородие» в дозе 10 л/т Ф + амм. селитра 20 кг/га 21,7 63 2,11 12,0 20,1 12,40 142,1 63 Ф +опрыскивание 0,01% 22,7 69 2,18 12,5 20,5 12,77 119,5 75 р-ром в дозе 2,0 л/га Ф + опрыскивание 0,01% 24,4 73 2,29 12,9 20,9 13,13 121,0 76 р-ром в дозе 3,0 л/га Опрыскивание 0,01% «Пло 23,1 70 2,21 12,5 20,4 12,92 119,1 73 дородие» в дозе 3,0 л/га НСР05 1,9 2,7 0,13 0,5 0,7 0,87 12,3 2, *содержание фосфора 0,63-0,89 и калия 2,56-2,92 в процентах к сухому веществу;

**ПДК NO3 = 350 мг/кг;

Результаты полевого опыта показывают, что урожай сена клевера 2-го года пользования на варианте с применением КМ возрастал на 2,09 т/га по сравнению с фоном (NPK), что свидетельствует об отсутствии отрицательного влияния мелио ранта. Максимальный урожай сена клевера 1-го - 3,32 т/га и 2-го года пользования - 7,1 т/га получен при применении половинных доз известняковой муки и мела.

Достоверных различий по качеству сена клевера не обнаружено. Соотношение Са:Sr во всех случаях находилось в допустимом интервале.

Агроэкологическая оценка периодического внесения КМ в полевых опытах в совхозе «Селихово» Торжокского района на дерново-подзолистой среднесуглини стой почве показала, что количество Sr на делянках, произвесткованных КМ, со ставляло 83,3-89,1 мг/кг почвы и было в 1,2-1,3 раза выше, чем на контроле и фоне NPK (табл. 20).

Таблица 20.

Влияние известкования на агрохимические свойства почвы Содержание рНkcl Са мг-экв/100 г Sr мг/кг Варианты опыта до после до после до после известкования известкования известкования Контроль 4.7 4.8 7.4 7.5 70.3 71. известняк. мука 5.5 5.9 8,5 10.9 69.4 73. КМ 5.6 6,1 9,1 11.4 82.4 83. NPK 4.5 4.7 7,2 7.4 65.7 70. NPK+извес.мука 5.4 5.8 8.3 10,9 82.3 83. NPK+КМ 5.8 6,0 9,1 12.0 85.0 89. НСР05 0,15 0,2 1,1 1,4 2,3 3, Повторное внесение КМ не привело к существенному повышению содержа ния Sr в почве, соотношение Ca:Sr увеличилось до 29:1 и не превышало уровня контроля. КМ оказал положительное влияние на урожай сельскохозяйственных культур, продуктивность пашни за 5 лет увеличилась на 1,02-1,65 т/га з. ед.

Расчет экономической эффективности свидетельствуют о том, что повторное известкование мелом экономически выгодно и экологически безопасно: чистый доход с гектара и окупаемость 1 т мела в 1,8 раза выше, чем известняковой муки.

Агроэкологическая эффективность применения конверсионного мела при зимнем известковании Результаты исследований по эффективности зимнего и повторного известко вания почв показывают, что КМ и известняковая мука оказали одинаковое влияние на кислотность среды, снизив ее в среднем на 0,3 ед. рН. Анализ талой воды вы явил, что в воде по варианту с КМ содержание стронция было 3,2 мг/л, что больше в 1,45 раза, чем на контроле, но одновременно увеличилось до 804 мг/л содержа ние кальция или в 1,46 раз (табл. 21). Определение содержания Са и Sr в образцах, взятых на расстоянии 0-25, 25-50, 50-100 см от делянки показывает, нарушения соотношения Са:Sr не обнаружено, и оно находится на безопасном уровне 251:1.

Внесение КМ обусловило повышение продуктивности на 17% в сравнении с известняковой мукой и не привело к резкому увеличению содержания Sr в сене многолетних трав, соотношение Ca : Sr, осталось на безопасном уровне.

Применение КМ в условиях зимнего известкования не приводит к загрязне нию окружающей среды и растений стронцием, способствует значительному росту урожайности многолетних трав. Чистый доход от известкования КМ в 2 раза пре высил прибыль, полученную от известняковой муки. Размеры потерь кальция в значительной степени зависели от погодных условий.

Оценка безопасности почв по содержанию тяжелых металлов Результаты мониторинга показывают, что по средневзвешенному содержа нию валовых и подвижных соединений тяжелых металлов (ТМ) дерново подзолистые почвы Тверской области относятся в основном к и группам. За грязнение цинком выявлено в Бежецком районе- 80 га, Калининском -86 га, Тор жокском – 2740 га, из них площадь загрязненных супесчаных и песчаных почв со ставляет 2166 га, легко суглинистых – 740 га. Обнаружено загрязнение кадмием: в Краснохолмском районе – 260 га, Лихославском – 340 га, Максатихинском – 20 га, в сумме 620 га, загрязненные почвы представлены по гранулометрическому соста ву песчаными и супесчаными. Загрязнение почв носит локальный характер и охва тывает, как правило, территории с высокой концентрацией промышленных пред приятий. Эти почвы пригодны для возделывания всех сельскохозяйственных куль тур при обязательном контроле продукции на содержание ТМ.

Содержание Zn незначительно колеблется по горизонтам, но независимо от гранулометрического состава почв, содержание элемента обнаруживается в ниж них горизонтах практически в той же концентрации, значимого накопления эле мента в пахотном слое не обнаружено (рис. 7).

Содержание цинка, мг/гк 0-20 20-40 40-60 60-80 80- Почвенные горизонты Весьегонск Молоково Ремешки Сонково Кесова Гора Удомля Рис. 7. Содержание цинка в дерново-подзолистых почвах различного грануло метрического состава. Супесчаные почвы : Рамешки, Весьегонск Легкий суглинок : Сонково, Удомля, Молоково Содержание Cd в почве за 45-летний период изменялось незначительно и в основном определяется химическим составом материнской. Наряду с природными источниками загрязнения почв Cd, его поступление с атмосферными осадками может быть значительным. Накопление и миграция Cd имеют тенденцию большей интенсивности в легкосуглинистых почвах, чем в супесчаных. Независимо от гра нулометрического состава содержание Cd с незначительным колебаниям в кон центрации, обнаруживается во всех слоя почвенного профиля, наименьшее его ко личество в нижележащих горизонтах (рис.8).

Мониторинг содержания кадмия мг/кг 0, содержание кадмия, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0-20 20-40 40-60 60-80 80- Слои почвенного профиля Рамешки Сонково Молоково Весьегонск Удомля Рис. 8. Валовое содержание Cd в почвах. Супесчаные почвы : Рамешки, Весье гонск Легкий суглинок : Сонково, Удомля, Молоково.

Значительная вариабельность значений валового содержания отмечена для Zn и Ni, связанная с разницей в кислотности почв контрольных участков. Напротив, для Cu и Cr получены относительно близкие результаты. Средневзвешенное вало вое содержание Pb, в среднем за 10 лет в песчаных и супесчаных почвах составля ет 7,53±1,7 мг/кг, аналогичный показатель в легко- и средне суглинистых – 8,57±2,1 мг/кг;

Zn соответственно 21,0±6,7 мг/кг и 24,9±4,9;

Cu – 5,1±1,9 мг/кг и 6,2±1,3 мг/кг;

Cr– 7,6±2,3 мг/кг и 10,4±1,9 мг/кг почвы. По валовому содержанию Hg и Cd почвы характеризуются близкими значениями, коэффициент вариации по этим элементам наименьший (табл. 21).

Средневзвешенное содержание подвижной Cu в песчаных и супесчаных поч вах 1,4±0,46 мг/кг, в легко и средне суглинистых 1,2±0,43 мг/кг, для Zn эти значе ния составляют соответственно 2,1±0,65 и 1,6±0,51 мг/кг, для Pb 2,2±0,51 и 1,6±0,67 мг/кг, для Ni, Cr и Cd средневзвешенное содержания их подвижных форм имеют близкие значения (табл. 22).

Различия в валовом содержании и содержании подвижных форм ТМ в зави симости от гранулометрического состава почв отразились на их долевом соотно шении. Доля подвижных форм Cu от её валового содержания в песчаной и супес чаной почве достигает 27,5%, для легко и средне суглинистых эта величина со ставляет 19,1%. Аналогичные различия выявлены для всех остальных элементов:

для цинка эти величины составляют соответственно 10,0% и 6,4%, для кадмия – 35,5% и 33,3%, свинца – 29,2 и 18,7%, никеля 22,0 и 16,4%,хрома – 9,2 и 6,3% Таблица 21.

Валовое содержание ТМ в дерново-подзолистых почвах, мг/кг (в среднем за 10 лет) Показатель Медь Цинк Кадмий Свинец Никель Хром Ртуть Мышьяк Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы lim 3,26-7,0 14,2-27,5 0,26-0,47 5,8-9,9 4,6-8,7 6,07-10,5 0,01-0,06 0,68-0, M+m 5,1±1,9 21,0±6,7 0,31±0,11 7,53±1,7 5,9±1,7 7,6±2,3 0,05±0,02 0,85±0, V, % 23 16 6 17 22 19 13 ПДК(ОДК) 33 55 0,5 32 20 90 2,1 2, Дерново-подзолистые суглинистые lim 4,46-7,09 17,7-29,9 0,21-0,43 6,3-10,2 5,2-11,2 7,01-12,8 0,01-0,04 0,71-1, M+m 6,2±1,3 24,9±4,9 0,33±0,08 8,57±2,1 7,3±2,9 10,4±1,9 0,03±0,01 0,95±0, V, % 29 33 7 15 19 23 11 ПДК(ОДК) 66 110 1,0 65 40 100 2,1 5, Таблица 22.

Содержание подвижных соединений ТМ в дерново-подзолистых почвах, мг/кг (в среднем за 10 лет) Показатель Медь Цинк Кадмий Свинец Никель Хром Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы lim 0,95-1,86 1,75-3,08 0,09-0,15 1,51-2,74 0,85-1,71 0,58-1, M+m 1,4±0,46 2,1±0,65 0,11±0,04 2,2±0,51 1,3±0,42 0,7±0, V, % 38 32 11 29 27 Дерново-подзолистые суглинистые lim 0,82-1,68 0,98-1,95 0,10-0,14 0,85-2,23 0,66-1,85 0,26-0, M+m 1,2±0,43 1,6±0,51 0,11±0,02 1,6±0,67 1,2±0,59 0,65±0, V, % 23 17 7 38 29 ПДК(ОДК) 3,0 23,0 1,0 6,0 4,0 6, Результаты мониторинга 50-ти км зоны вокруг КАЭС в среднем за 10 лет, свидетельствуют о том, что ни по одному анализируемому параметру не выявлено превышения ПДК. Наблюдается тенденция снижения содержания в почвах Pb и Cd, что возможно, связано с уменьшением применения удобрений, а также в связи с уменьшением количества предприятий, выбрасывающих в атмосферу загрязняю щие вещества. Содержание Cu и Zn за наблюдаемый период практически остава лось на одном уровне (таблица 23).

Таблица 23.

Среднее содержание валовых форм ТМ в почвах 50 км зоны КАЭС Содержание в почве, ( мг/кг ) Эле супесчаные почвы менты 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Рв 8,14 7,54 6,83 7,96 4,60 6,18 3,7 2,8 2,50 2, Сd 0,36 0,33 0,27 0,07 0,1 0,12 0,12 0,1 0,07 0, Cu 4,88 5,30 4,80 5,30 6,15 4,5 3,8 4,5 4,30 4, Zn 20,0 21,8 22,0 23,6 22,7 19,7 19,9 20,5 23,2 22, Ni 5,52 5,10 7,20 6,10 7,70 6,50 4,4 4,30 6,2 5, Cr 6,49 6,6 7,7 - - 5,0 5,0 5,0 3,5 3, суглинистые почвы Рв 8,90 7,20 7,10 7,60 4,70 7,50 4,40 3,30 3,00 2, Сd 0,80 0,40 0,30 1,10 0,10 0,13 0,12 0,10 0,12 0, Cu 5,70 6,50 5,50 7,50 7,50 5,60 5,00 5,70 5,90 5, Zn 24,20 25,60 25,80 27,60 26,00 22,60 21,70 24,40 27,60 25, Ni 7,31 4,90 8,20 9,60 9,70 7,10 6,80 6,40 8,90 7, Cr 8,80 9,70 11,10 - - 8,00 7,50 6,70 4,80 4, Мониторинг качества растительной продукции показал, что по содержанию тяжелых металлов превышения ПДК не выявлено, что характеризует продукцию, соответствующую санитарно-гигиеническим нормам (табл. 24). Выявлены биоло гические особенности культур к накоплению ТМ. Наибольшее содержание Cu (3,3 3,49 мг/кг) отмечено в зерне зерновых культур и однолетних и многолетних травах, наименьшее (2,5-2,7 мг/кг) в картофеле, зерне овса и соломе льна. Противополож ная картина отмечается по содержанию Ni. Накопление Cd независимо от вида рас тений находилось на безопасном уровне и не превышало 0,09 мг/кг, наибольшее его количество выявлено в травах.

Таблица 24.

Содержание ТМ в сельскохозяйственных культурах, в среднем за 10 лет Содержание, мг/кг Культуры Cu Zn Pb Cr Cd Ni Озимая рожь (зерно) 3,13 14,16 0,33 0,56 0,04 0, Яровая пшеница (зерно) 3,49 17,58 0,28 0,20 0,03 0, Ячмень (зерно) 3,46 13,87 0,35 0,15 0,05 0, Овес (зерно) 2,63 15,61 0,48 0,49 0,04 0, Многол.травы (з/м) 3,4 13,8 0,58 0,32 0,07 0, Картофель 2,56 7,52 0,50 0,39 0,03 0, Лен (соломка) 2,72 10,71 0,78 0,48 0,06 1, На основании сопоставления большого числа результатов анализа почвенных и растительных проб рассчитаны коэффициент биологического поглощения (КБП) ТМ сельскохозяйственными растениями.

Содержание естественных радионуклидов в дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава На основании полученных результатов мониторинга проведен анализ и полу чена сводная информация о содержании и параметрах статистического распределе ния естественных радионуклидов (ЕРН) в основных типах почв сельхозугодий (табл. 25). Отклонения значений мощности экспозиционной дозы гамма-излучения (МЭДГ) на контрольных участка от средней не превышает 2,0 мкр/час, максимум значений составляет 11 мкр/час.

Таблица 25.

Параметры статистического распределения мощности экспозиционной дозы гамма излучения и содержания естественных радионуклидов в почвах Содержание ЕРН, Бк/кг Показатель МЭДГ, мкр/час 226 232 Тh К Ra Среднее значение, Бк/кг 9 25 32 Стандартное отклонение 2 7 9 Эксцесс -1,5 1,9 -0,7 -0, Интервал 7-11 13-49 14-48 48- Среднее значения содержания 226Ra - 25 Бк/кг, стандартное отклонение в рас пределении 7,0 Бк/кг, интервал изменения концентрация элемента, составляет 13 49 Бк/кг. Аналогичная закономерность выявлена для 232Th, соответствующие ста тистические характеристики составляют: среднее значение -32 Бк/кг, стандартный интервал изменения концентрация 14-48 Бк/кг. Среднее значение содержания 40К составляет 48-670 Бк/кг, стандартное отклонение в его распределении составляет 70 Бк/кг. Содержание 40К в почвах зависит и от природных факторов, и от внесения калийных удобрений. В природе отношение 40К к стабильному калию является ве личиной постоянной. Поэтому содержание 40К в почве характеризует запас ста бильного калия в почве и не является характеристикой радиационного загрязнения.