Роль почвенного сертификата в агроэкологической оценке эволюции природных и антропогенных серых лесных почв на примере ОАО «Сахарная мельница« Отрадинский »МТСЕНСКОГО района Орловской области

Разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия предшествует достаточно емкая работа по агроэкологической оценке земель. Адаптивноландшафтные системы земледелия разработаны для различных агроэкологических групп земель и разных уровней интенсификации производства на альтернативной основе, позволяющей товаропроизводителю принимать оптимальное решение из предлагаемых вариантов[7].

Устойчивость природного ландшафта часто не имеет агрономического значения, особенно, когда агронома интересует не устойчивость, а податливость таких ландшафтов мелиорации и освоению. В отличие от саморегулирующегося функционирования природного ландшафта агроландшафт функционирует в режиме, заданном человеком. Его устойчивость связана с поддержанием заданных параметров функционирования (определенного физико-химического состояния почв, гидролитического режима и др.) ценой определенных усилий. Цена устойчивости агроландшафта включает в себя затраты на поддержание производственных и экологических функций, в том числе природоохранных.

В связи с этим особую значимость приобретают показатели, характеризующие производительную способность почвы и ее экологическую устойчивость, которые согласно современным требованиям к оценке уровня плодородия почвы, отражаются в документе, называемом «Паспорт почвы» [1].

Ключевым условием организации территории в процессе землеустройства является создание оптимальных агроландшафтов, характеризующихся высокой экологической, производительной, социальной и экономической устойчивостью.

В процессе землеустройства устанавливают оптимальную структуру сельскохозяйственных ландшафтов, определяют рациональную конфигурацию всех элементов агроландшафта и их площадей, экологически обоснованно размещают элементы агроландшафта во времени и пространстве.

Эколого – ландшафтный подход предполагает установление оптимального соотношения площадей пашни, пастбищ, сенокосов, заповедников, лесонасаждений, населенных пунктов и других антропогенных и средостабилизирующих составляющих.

На муниципальном уровне разрабатывается проект внутрихозяйственного землеустройства территории, проект агроландшафтной системы земледелия хозяйства. Исходным условием решения этой задачи является разработка агроэкологической классификации земель на основе крупномасштабных почвенных и топографических карт. Наиболее перспективным представляется решение этой задачи в составе региональных агрогеоинформационных систем (АГИС)

Методология формирования АГИС заключается в создании серии электронных карт, отражающих: административное деление, инфраструктуру сельскохозяйственного производства, дороги; рельеф и почвообразующие породы; агроклиматические условия; гидрологические и гидрогеологические условия; растительность; структуру почвенного покрова; обеспеченность почв элементами питания растений; кислотность и гумусированность почв и др.

На основе этих материалов разрабатывается карта агроэкологических групп земель, которая является базовым материалом для агроэкологического районирования и разработки региональных адаптивно-ландшафтных систем земледелия.

Для каждой агроэкологической группы почв составляется Паспорт почв, который регламентирует основные диагностические и аналитические характеристики почвы и ее экологическое состояние. К Паспорту почвы прилагаются картограммы содержания гумуса, кислотности, обеспеченности элементами питания растений, содержания тяжелых металлов.

В Паспорте почвы отражаются деградационные процессы и степень их проявления. Таким образом, Паспорт почвы является документом, отражающим не только агроэкологическое состояние почвы, но и степень изменения агрономического и экологического состояния в процессе сельскохозяйственного использования почв [1]..

Паспорт почвы отражает характеристику почвенного покрова элементарного ареала агроландшафта (ЭАА), который представляет собой участок на элементе мезорельефа, ограниченный элементарной почвенной структурой (или элементарным почвенным ареалом) при одинаковых геологических и микроклиматических условиях, который является каркасом для построения адаптивно-ландшафтных систем земледелия, то есть это территория однородная по условиям возделывания или близких по экологическим требованиям культур. Таким образом, агроэкологической группе земель отвечает система земледелия; в пределах агроэкологических типов земель формируются севообороты, агротехнологии; агроэкологические виды земель определяют технологические операции.

Для повышения эффективности использования земель сельскохозяйственного назначения, предотвращения выбытия таких земель из сельскохозяйственного оборота и их деградационных изменений, а так же определения степени пригодности почв для использования в сельском хозяйстве особую значимость приобретают работы по разработке и составлению Паспорта почвы [6].

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В связи с необходимостью разработки классификации земель по их продуктивности и выделения особо ценных сельскохозяйственных земель, подлежащих охране, цель научной работы состояла в проведении полевых и лабораторных исследований состава и свойств серых лесных почв и составление Паспорта почвы.

Объектом исследования является серая лесная среднесуглинистая почва, которая располагается в центральной части Среднерусской возвышенности северовосточной части подзоны северной лесостепи лесостепной зоны, координаты расположения географическая широта -53,2°, долгота 36,3°.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Согласно требованиям составления паспорта почвы отражается характеристика физико-геогрфического положения изучаемой почвы. Для данной зоны характерны следующие климатические показатели:

• -    среднегодовая температура воздуха +4,5°С:средняя температура января -9,6°С, средняя температура июля+18,4°С;

• -    среднегодовая сумма осадков 510мм с колебаниями от 360 до 760 мм. Наибольшее количество осадков выпадает в июне-июле, за вегетационный период выпадает до 60% годового количества осадков.Большинство осадков обусловлено прохождением циклонов и конвекционными токами воздуха, поэтому летом часты обильные грозовые ливни. Продолжительность безморозного периода – 144 дня, даты последнего весеннего и первого осеннего заморозков – 7.V и 29.IX.

• -    грунтовые воды на водоразделах и террасах залегают на глубине 6 – 10 м, на склонах балок – на глубине 3 – 6 м, по их днищам – от 0,3 – 0.4 до 1,5 0 2,0 м (данные даются по глубине зеркала вод в колодцах). На склонах многих балок грунтовые воды выходят на поверхность в виде родников. Местами встречается верховодка.Нижний уровень грунтовой воды 6 – 10 м. Верхний уровень грунтовой воды от 0,3 – 0.4 до 1,5 0 2,0 м,

• -    высота над уровнем моря 245-250 м

Средняя абсолютная высота водоразделов в пределах Мценского района постепенно повышается с северо-запада на юго-восток: с 230 – 250 м на северо-западе и в центральной части до 245 – 265 м на юге и юго-востоке района. Относительное повышение вершинных поверхностей водоразделов над урезом вод в Оке и Зуше, являющихся базисами эрозии на территории района, составляет 90 – 100 м для «ледниковой области» (северная и центральная части района) и 105 – 115 м для «внеледниковой области» (южная и юго-восточная части района).

По степени эрозионной (долинно-балочно-овражной) расчлененности Мценский район относится к числу наиболее расчлененных участков Средне-Русской возвышенности. По данным геоморфологического обследования степень расчлененности рельефа эрозионной сетью составляет в ледниковой области 0,4 км на 1 км2 территории, во внеледниковой – еще выше: 0,65 км на 1 км2 (в связи с более повышенным характером территории).

Вид использования объекта исследования – земли сельскохозяйственного назначения (пашня). На исследуемой территории почвенного покрова реализованы запланированные мероприятия по химической мелиорации (известкованию), лесомелиорации, защите почв от эрозии.

Основными видами загрязнения и деградации исследуемой почвы являются: Сельскохозяйственные и отходы сахарного производства; Радиоактивное загрязнение цезием -137 1-5 Кu/км2;Транспорт; Средствами химизации; по ГОСТ 17.4.3.06

изучаемая почва относится к слабозагрязненной, содержание химических веществ не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК). Водная эрозия – наиболее распространенный вид деградации почв в центральной части Среднерусской возвышенности, в том числе на территории землепользования ЗАО «Сахарный комбинат «Отрадинский»». Здесь эрозия почвы обусловлена талыми и дождевыми водами [2].

Паспортизация почвы включает отражение классификационных и морфологических, диагностических характеристик:

тип почвы по национальной классификации - серая лесная, подтип - серая лесная, самый низкий таксон национальной классификации вид - малогумусные; маломощные; языковатые.

Тип почвы по классификации ФАО-ЮНЕСКО - Albic Luvisols, подтип почвы по классификации ФАО-ЮНЕСКО - Albic Luvisols, мощность почвы-1,1-1,15 м.

Степень эродированности - слабая и средняя. Характеристика почвообразующей породы – пылеватые лессовидные суглинки и реже супеси «комплекса отложений перегляциальных зон» мощностью от 2 до 10 м («внеледниковая область»). Все эти отложения сверху перекрыты покровными пылеватыми суглинками палевого и светлобурого цвета, тонкими и пористыми, однородными по профилю карбонатными с глубины 1,0 – 3,0 м. Общая мощность их – от 1,5 до 3,0 – 4,0 м. Они являются основной почвообразующей породой на водоразделах и высоких (древних) террасах. Нижняя граница корнеобитаемого слоя в почвенном разрезе 30-45см. Степень каменистости по ГОСТ 16640-некаменистая с содержанием камней менее 0,56% или менее 5м2/га. Полевая влагоемкость – 22,4%. Скорость инфильтрации 0,35-0,55 мм/мин.

В характеристике почвенных горизонтов указывается обозначение горизонтов по национальной системе - An - A1A2 – А2В - В - ВС– С↓, обозначение горизонтов по национальной системе ФАО-ЮНЕСКО - P – EH – BI – I – IP- P. Обязательно отражается верхняя и нижняя граница горизонта An022 = A1A22235 =А2В3552 = В5290 =ВС90115 =С115↓, характер перехода между горизонтами - An и A1A2 – ясный по структур ,плотности и окраске, граница неровная, нечеткая; A1A22235 и А2В3552 – неровный, языковатый, постепенный переход по окраске и структуре, граница неровная и нечеткая; А2В3552 и В5290 – переход ясный по окраске, структуре, плотности, четкая, языковатая; В5290 и ВС90115 – переход постепенный по окраске, граница неровная; ВС90115 и С115↓.– переход волнистый по окраске.

Морфологические диагностические признаки почвенных горизонтов.

Аn – пахотный горизонт – светло-серый в сухом состоянии, во влажном- серый, влажноватый, непрочнокомковатый, супесчанный, пронизан корнями, плотность почвы 1,28г/см3; общая пористость 63,8%, содержание гумуса – 2,14%, содержание общего азота – 0,15%, соотношение (С:N) – 8,28; рН солевой вытяжки – 5,59; рН водного раствора – 5,76; ЕКО по ГОСТ 17.4.4.01. – 10,04 мг-экв/100г; насыщенность основаниями – 72,7%, содержание карбоната кальция (CaCO3) – не обнаружено; содержание подвижного фосфора – 81,6 мг/кг; подвижного калия – 157,8 мг/кг, содержание обменных катионов кальция – 7,88 мг-экв/100г, магния – 0,25 мг-экв/100г; содержание солей в водной вытяжке – К+ - 0,14 мг-экв/100г, Na+ - 0,11мг-экв/100г, Са2+ - 0,3мг-экв/100г, НСО3 – менее 0,1моль/100г, Сl– 0,12 моль/100г.

A1A2 – Влажноватый, белесовато-серый, легкосуглинистый, слоеватый, слегка уплотнен, тонкопористый, скопления кремнеземистой присыпки. Переход в следующий горизонт заметный.

А2В - Влажный, светло-бурый, легкосуглинистый, непрочно ореховатопризматический, скопления кремнеземистой присыпки по трещинам, редкие корни, пленки полуторных окислов, уплотнен, пористый. Переход в следующий горизонт заметный.

В - Влажный, бурый, среднесуглинистый, призматический, уплотнен, тонкопористый, редкие корни по трещинам, слабая присыпка SiO 2, пленки полуторных окислов, переход заметный по цвету.

ВС – Влажный, желто-бурый, тяжелосуглинистый, призматический, уплотнен, пористый, пленки полуторных окислов.

С – оподзоленный, лессовидный суглинок.

Название почвы – серая лесная, обычная, среднемощная, малогумусная, супесчаная на оподзоленных лессовидных суглинках.

Таблица 1 - Характеристика почвенных горизонтов

Показатель	Горизонты
	An	A 1 A 2	A 2 B	B	BC
Объемная масса, г/см3	1,28	1,29	1,35	1,41	1,48
Общая пористость,%	63,8	58,7	51,0	49,5	45,0
Содержание гумуса,%	2,14	1,35	0,7	0,3	0
Содержание общего азота,%	0,15	0,11	0,08	0,03	0
Соотношение С:N	8,28	7,12	5,08	5,8	0
рН солевой вытяжки	5,59	5,45	5,4	5,55	5,7
рН водного раствора	5,76	5,55	5,6	5,75	6,02
ЕКО мг-экв/100г	10,04	11,5	9,5	7,5	5,8
Насыщенность основаниями, %	72,7	68,7	78,9	78,7	86,2
Состав обменных катионов,мг-экв/100г Са	7,88	7,5	6,8	5,0	4,0
Mg	0,25	0,4	0,7	0,9	1,0
Н	1,91	3,6	2,0	1,6	0,8
Содержание подвиж. фосфора,мг/100г	8,16	7,5	6,5	4,5	4,0
Содержание подвиж. калия, мг/100г	15,78	13,0	9,8	8,5	7,0
Влажность горизонта во время отбора проб,%	13,5	12,9	18,04	14,9	13,5

Согласно ГОСТ 17.4.2.01 санитарное состояние почв – это совокупность физикохимических, химических и биологических свойств, которые определяют влияние или потенциальное влияние почвы на здоровье людей.

Нарушение технологий применения удобрений на основе навоза, помета, органогенных отходов свеклосахарного производства ухудшают санитарное состояние почвы и агроценозов. Вследствие усиления физического, химического, биологического загрязнения снижается самоочищающая способность почвы, повышается ее токсичность, инфекционный и инвазионный потенциал, проявляется негативное влияние на качество продукции растениеводства, окружающей среды, состояние здоровья населения. Оценка санитарного состояния почвы является обязательной при определении и прогнозе степени ее опасности для здоровья и условий проживания населении, разработке мероприятий по рекультивации загрязненных земель, профилактике инфекционной и неинфекционной заболеваемости, решении очередности санационных мероприятий в рамках комплексных природоохранных программ.

В соответствии с МУ 2.1.7.730-99 санитарное состояние почв – это совокупность физико-химических и биологических свойств почвы, определяющих качество и степень ее безопасности в эпидемическом и гигиеническом отношениях.

Санитарная оценка почв сельскохозяйственных угодий проводится санитарнохимическим, санитарно-бактериологическим, санитарно-гельминтологическим, санитарно-энтомологическим показателям.

При оценке санитарного состояния почвы сельскохозяйственных территорий были отобраны с глубины 0-20 см пробы с пробных площадок на каждые 20 га почвенного покрова с учетом рельефа местности и условий землепользования в соответствии с методикой отбора проб почвы МУ 2.1.7.730-99.

Оценка санитарного состояния почвы по санитарно-химическим показателям свидетельствует об отсутствии химического загрязнения почвы сельскохозяйственных земель, так как не установлено превышение предельно допустимых и ориентировочно допустимых концентраций исследуемых химических веществ (таблица 2). Оценка санитарного состояния почвы по величине санитарного числа динамике содержания в почве аммиачного и нитратного азота, равного 1,02 (отношение азота гумусовых веществ почвы к количеству органического азота), свидетельствует о практически чистой почве.

По санитарно-бактериологическим показателям почва оценивается как «чистая» без ограничений в связи с отсутствием патогенных энтеробактерий, возбудителей кишечных инфекций, энтеровирусов.

В таблице приведены результаты оценки санитарного состояния почвы сельскохозяйственных земель по следующим основным показателям [5].

Таблица 2 - Санитарное состояние серой лесной почвы

Показатели	Значение показателя
Хлориды, мг/кг	200,0
рН солевой	5,06
Тяжелые металлы, мг/кг:
Cu	0,35
Cd	0,39
Pb	4,33
Zn	4,58
Патогенные	Не обнаружены

Почвы стремятся к термодинамическому равновесию с окружающей средой. Это определяет возврат свойств почв в прежнее состояние после внесения удобрений и мелиорантов. Поэтому разные почвы и породы изменяются в процессе почвообразования в разных направлениях. При этом для изменения свойств почв и пород характерен синергетический (альтернативный) путь развития, полигенезис почв, полигенезис формирования плодородия почв, то есть оптимальные параметры состояния почв могут быть при разных сочетаниях свойств почв. Почва характеризуется надежностью и долговечностью выполнения ею различных экологических функций, в том числе и плодородия. Перевод почв на новый более высокий уровень окультуренности, энергетического состояния соответствует и переводу почв в менее стабильное положение, которое может поддерживаться только при аналогичном антропогенном воздействии. Прекращение такого воздействия приводит к интенсивной деградации почв.

Полученные данные оптимальных показателей свойств серой лесной почв, отраженные в паспорте, являются благоприятными для развития культур и зависят от продолжительности жизни и фазы развития растений. Знание процессов и режимов почв позволяет рассчитать оптимумы свойств почв для различных условий их хозяйственного использования.

Таблица 3 - Гумусированность почв на территории ЗАО "Сахарный комбинат "Отрадинский" Мценского р-на Орловской области [4]

№ групп	содержание гумуса %	степень обеспеченности	площадь, га	Процент площади, %
I	от 0 до 2	низкое	47,75	38,6
II	от 2,01 до 4	ниже среднего	71,40	57,7
III	от 4,01 до 6	среднее	4,53	3,7
IV	от 6,01 до 8	выше среднего	-	-
V	от 8,01 до 10	высокое	-	-
VI	от 10,01 и более	очень высокое	-	-
Средневзевешенное: 2,38		Итого:	123,68

Результаты агрохимического обследования почвенного покрова ЗАО «Сахарный комбинат «Отрадинский» Мценского района, представленные в таблицах показывают состояние плодородия пахотных почв, используемых для возделывания сельскохозяйственных культур.

Содержание и запасы органического вещества в почвах являются основными критериями оценки почвенного плодородия и экологической устойчивости почв как компонента биосферы. 61,4 % пахотных земель характеризуются как повышенно гумусированные с содержанием гумуса от 2 до 4%, что оценивается как ниже среднего содержание гумуса, а 38 % пахотных земель имеют низкое содержание гумуса – менее 2 %.

Поскольку между содержанием гумуса в серых лесных почвах и урожайностью с/х культур имеется определенная связь, то для таких почв почвенный гумус является основным источником элементов питания растений. По мере интенсификации земледелия роль гумусового состояния почв возрастает, так как с повышением его содержания возрастает продуктивность почв, запасы продуктивной влаги, улучшается водный режим, что обусловливает повышение урожайности с/х культур. Следует отметить, что в экстремальных условиях малогумусированные почвы хозяйства обладают низкой экологической устойчивостью и растения на них снижают урожайность в засушливые периоды или при химической загрязнении. Роль органического вещества важна не только с точки зрения питания растений, но и приобретает особую важность как энергетический материал для микроорганизмов. Поэтому, первоочередной проблемой в повышении плодородия почв хозяйства, является пополнение запасов органического вещества за счет внесения органический удобрений.

Современные технологии возделывания культур требуют обеспеченности почв азотом и зольными элементами питания. При формировании систем удобрения в первую очередь решаются задачи, связанные с осуществлением почвозащитных мероприятий – это применение различных способов противоэрозионной обработки.

Особое место в системе удобрений принадлежит минеральным макро и микро удобрениям с установлением сроков и способов их применения под каждую культуру.

Таблица 4 - Содержание подвижных форм фосфора в почвах на территории ЗАО "Сахарный комбинат "Отрадинский" Мценского р-на Орловской области[3].

№ групп	содержание мг/100г	степень обеспеченности	площадь, га	Процент площади, %
I	от 0 до 2,5	очень низкое	8,89	7,2
II	от 2,6 до5	низкое	17,58	14,2
III	от 5,1 до 10	среднее	45,08	36,4
IV	от 10,1 до 15	повышенное	24,53	19,8
V	от 15,1 до 25	высокое	22,08	17,8
VI	от 25,1 и более	очень высокое	5,52	4,5
Средневзевешенное: 10,29		Итого:	123,68

Обеспеченность подвижным фосфором пахотных почв оценивается как повышенная с содержание фосфора 10-15 мг на 100 г. почвы. При этом отдельные участки на полях имеют очень низкую обеспеченность (7,2%), низкую (14,2%) и среднюю (36,4%). Как правило, эти почвенные участки приурочены к территориям, подверженным водной эрозии.

Таблица 5 - Содержание обменного калия в серых лесных почвах

№ групп	содержание мг/100г	степень обеспеченности	площадь, га	Процент площади, %
I	от 0 до 2,5	очень низкое	8,89	7,2
II	от 2,6 до5	низкое	17,58	14,2
III	от 5,1 до 10	среднее	45,08	36,4
IV	от 10,1 до 15	повышенное	24,53	19,8
V	от 15,1 до 25	высокое	22,08	17,8
VI	от 25,1 и более	очень высокое	5,52	4,5
Средневзевешенное: 10,29		Итого:	123,68

Содержание обменных катионов калия в почвах оценивается как повышенное и высокое. Поскольку современные технологии возделывания культур определяют возрастающую потребность в микроудобрениях, эффективность применения которых может быть достигнута при учете содержания в почвах их подвижных форм, то можно отметить (приложение 1), что содержание подвижные форм меди, цинка очень низкое, что может быть компенсировано внесением соответствующих микроудобрений.

Таблица 6 - Состояние кислотности почвы на территории ЗАО "Сахарный комбинат "Отрадинский" Мценского р-на Орловской области

№ групп	содержание мг/100г	степень обеспеченности	площадь, га	Процент площади, %
I	от 0 до 4	очень сильно кислые	-	-
II	от 4,1 до 4,5	сильно кислые	-	-
III	от 4,6 до 5	средне кислые	7,14	5,8
IV	от 5,1 до 5,5	слабо кислые	17,76	14,4
V	от 5,6 до 6	ближе к нейтральному	44,90	36,3
VI	от 6,1 и более	нейтральные	53,88	43,6
Средневзевешенное: 6,09		Итого:	123,68

Кислотноосновное состояние обусловливает особенности поведения элементов в почвах режима органического вещества подвижных соединений. Реакция почвенного раствора оказывает прямое действие на растение и микроорганизмы. Негативное влияние повышенной кислотности проявляется в растениях через недостаток кальция, повышенную концентрацию токсичных катионов алюминия и водорода, марганца, через ухудшение физический свойств почвы, снижением биологической активности. Высокая кислотность снижает усвояемость молибдена, и увеличивает растворимость алюминия, марганца, бора, цинка, меди, железа. Усвояемость подвижного фосфора снижается в кислой среде. Кислая среда ухудшает азотный режим почвы, угнетает процессы аммонификации, нитрификации и азотфиксации.

Как видно из данных таблицы и рисунка почвы данного хозяйства имеют слабокислую, близкую к нейтральной среду, что создает благоприятные условия для гумусообразования, роста и развития растений.

Таблица 7 - Величина емкости катионного обмена на территории ЗАО "Сахарный комбинат "Отрадинский" Мценского р-на Орловской области.

№ групп	содержание мг/экв./100г	степень обеспеченности	площадь, га	Процент площади, %
I	от 10 до 20	низкая	-	-
II	от 20,1 до 30	средняя	45,42	36,7
III	от 30,1 до 40	высокая	78,26	63,3
IV	от 40 и более	очень высокая	-	-
Итого:	123,68

Емкость катионного обмена является интегральной агрономической и экологической характеристикой почвы, так как емкость поглощения обусловливает величину буферности почв и их устойчивости к антропогенным воздействиям и химический загрязнениям.

Изменение величины емкости катионного обмена в пахотных почвах хозяйства оценивается в пределах средней и повышенной степени устойчивости к техногенным воздействиям. Преобладание в составе обменных катионов, катионов кальция и магния, обеспечивает образование водопрочных структурных агрегатов и их механическую и водопрочность, что особенно важно для типа серых лесных почв.

Выводы:

севообороты, совершенствование системы обработки почвы в севооборотах.