Организация мониторинга плодородия почв на основе геоинформационных систем

С. В. Лукин

директор «ЦАС Белгородский»

 

Основоположник агрохимии Юстус Либих утверждал, что причина возникновения и падения наций одна и та же. Расхищение плодородия почвы обусловливает их гибель, поддержание плодородия – их жизнь, богатство и могущество. За счёт использования плодородия почв человечество получает более 90% всех продуктов питания. Поэтому сохранение и повышение плодородия почв – это стратегическая государственная задача, напрямую связанная с обеспечением продовольственной безопасности России. Для научно-обоснованного решения этой задачи необходимо проведение мониторинга почв. Оптимальной формой которого является периодически повторяемое комплексное агрохимическое обследование сельскохозяйственных земель, проводимое агрохимической службой России, на протяжении последних 50 лет.

В Белгородской области почвенный покров в основном представлен чернозёмами, которые является наиболее плодородными почвами в мире, и, по мнению Василия Васильевича Докучаева, были, есть и будут основой благополучия России. Однако в процессе длительного сельскохозяйственного использования черноземы сильно пострадали от развития эрозионных процессов, дегумификации, подкисления и других видов деградации.

Рисунок 5. Почвенный покров Белгородской области.

Таблица 4 – Эродированность почв пашни Белгородской области, %

Район	Год обследования	Всего эродированных почв	В том числе
			слабосмытые	среднесмытые	сильносмытые	развеваемые
Валуйский	1983	66,0	43,3	16,9	5,2	0,6
Красногвардейский	1981	64,9	43,2	14,1	7,1	0,5
Алексеевский	1976	64,2	43,0	13,4	7,3	0,5
Корочанский	1984	62,6	42,1	16,1	4,1	0,3
Красненский	1976	57,5	40,3	11,1	5,7	0,4
Ровеньский	1970	56,5	37,8	14,4	3,9	0,4
Чернянский	1989	53,2	38,6	9,0	3,0	2,6
Вейделевский	1975	53,1	35,7	13,5	3,5	0,4
Новооскольский	1982	48,9	33,9	9,1	4,4	1,5
Волоконовский	1983	46,1	32,3	10,2	3,3	0,3
Яковлевский	1993	45,4	36,7	5,3	3,1	0,3
Губкинский	1990	42,1	30,9	7,9	3,0	0,3
Старооскольский	1979	39,6	25,0	4,2	2,0	8,4
Шебекинский	1978	39,4	30,8	5,6	2,5	0,5
Белгородский	1974	37,4	30,1	4,7	2,2	0,4
Прохоровский	1972	35,1	30,0	3,5	1,4	0,2
Ракитянский	1977	28,6	25,5	1,9	1,0	0,2
Борисовский	1984	26,5	20,1	3,9	2,0	0,5
Краснояружский	1977	25,0	22,4	1,6	0,8	0,2
Ивнянский	1976	23,2	20,6	1,8	0,5	0,3
Грайворонский	1977	22,8	16,2	4,4	1,8	0,4
Область	1970-1993	47,9	35,1	8,2	3,6	1,0

Доля эродированных пахотных почв в области по результатам почвенного обследования 1970-1985 гг. составляла 48% (в ЦЧР – 20%). За счет снижения плодородия эродированных почв ежегодный недобор продукции составляет не менее 500 тыс. т зерна. Чтобы защитить почву от водной эрозии, сократить поверхностный сток талых вод необходимо внедрять адаптивно-ландшафтные системы земледелия.

Рисунок 6. Картограмма кислотности пахотных почв (2005-2009 гг.)

 

За последние 20 лет доля кислых почв в области увеличилась почти в два раза – с 23 до 42% (табл. 2). В результате чего, недобор продукции растениеводства, по самым скромным оценкам, в пересчете на зерно составляет около 200 тыс. т. Для нейтрализации почвенной кислотности необходимо проводить известкование. В 2012 г. было произвестковано 35,8 тыс. га кислых почв (рис. 7).

Содержание гумуса в верхнем слое целинного чернозема типичного (Ямская степь) составляет 10%. Вовлечение целинных почв в сельскохозяйственный оборот сопровождалось огромными потерями гумуса. На протяжении 1955-1985 гг. снижение содержания гумуса в пахотном слое почв составляло 0,5-1,0%. С 1985 г. содержание гумуса стабилизировалось на низком уровне 5,0% (уровень «базисного минимума»). Для сравнения, среднее содержание гумуса в почвах Тамбовской области составляет 6,5%, Воронежской области – 5,7%.

Таблица 5 – Динамика кислотности пахотных почв

Район	Доля кислых почв
	1975-1983 гг.	2005-2009 гг.	Изменение, ±
Яковлеский	40,9	84,7	+43,8
Ивнянский	35,4	75,4	+40,0
Грайворонский	48,3	74,2	+25,9
Борисовский	48,3	68,4	+20,1
Краснояружский	17,2	65,4	+48,3
Губкинский	38,9	64,1	+25,2
Чернянский	20,0	63,8	+43,8
Прохоровский	45,4	62,8	+17,4
Корочанский	,0,2	61,9	+31,7
Ракитянский	17,2	58,3	+41,1
Шебекинский	15,2	53,2	+38,0
Белгородский	26,9	48,0	+21,1
Старооскольский	33,3	42,9	+9,6
Красненский	9,8	33,3	+23,5
Новооскольский	21,2	32,3	+11,1
Красногвардейский	15,2	27,0	+11,8
Волоконовский	15,5	21,3	+5,8
Алексеевский	9,8	19,1	+9,3
Валуйский	7,2	14,2	+7,0
Вейделевский	1,5	6,7	+5,2
Ровеньский	2,4	1,9	-0,5
Область	23,0	42,0	+19,0

 

Рисунок 7. Динамика известкования кислых почв

Таблица 6 – Распределение почв пашни по содержанию органического вещества (2005-2009 гг.),

% от обследованной площади

Район	Содержание органического вещества, %				Средневзвешенное содержание, %
	очень низкое 0-2	низкое 2-4	среднее 4-6	повышенное 6-8
Губкинский	0,1	5,0	60,3	34,6	5,8
Прохоровский	0,2	1,0	72,8	26,6	5,7
Красненский	0,0	4,6	69,6	25,8	5,6
Вейделевский	0,3	5,9	86,5	7,3	5,2
Волоконовский	0,4	6,7	88,3	4,6	5,2
Красногвардейский	0,2	11,3	73,4	15,1	5,2
Ивнянский	0,2	10,6	87,6	1,6	5,0
Корочанский	0,5	18,3	69,9	11,3	5,0
Ровеньский	0,2	11,3	84,1	4,4	5,0
Старооскольский	5,6	17,7	56,1	20,6	5,0
Чернянский	2,5	24,4	53,0	20,1	5,0
Яковлевский	0,0	4,5	93,8	1,7	5,0
Алексеевский	0,4	15,6	75,9	8,1	4,9
Новооскольский	0,8	16,7	79,2	3,3	4,9
Белгородский	0,1	14,9	84,7	0,3	4,8
Ракитянский	0,0	7,5	92,2	0,3	4,8
Шебекинский	0,4	22,9	69,8	6,9	4,8
Валуйский	0,7	20,1	75,0	4,2	4,7
Краснояружский	0,0	20,0	79,8	0,2	4,5
Борисовский	1,1	30,4	68,5	0,0	4,3
Грайворонский	1,5	59,6	38,9	0,0	3,8
Область	0,7	15,1	75,0	9,2	5,0

 

Рисунок 8. Динамика внесения органических удобрений,

Т/га посевной площади

 

	Динамика содержания подвижных форм фосфора в почвах, мг/кг
	Динамика поступления фосфора с органическими и минеральными удобрениями, кг/га

Рисунок 9. Динамика содержания подвижных форм фосфора

И их поступление.

Сокращение использования органических и минеральных фосфорных удобрений на протяжении последних 20 лет привело к незначительному снижению обеспеченности почв подвижными формами фосфора на 12%, что так же следует рассматривать как негативный фактор.

В настоящее время практически все пахотные почвы области очень плохо обеспечены подвижными формами микроэлементов (цинк, медь, молибден, кобальт) в результате чего ежегодный недобор урожая составляет около 200 тыс. т зерна.

Основатель отечественной агрохимической школы Дмитрий Николаевич Прянишников высказал крылатую фразу, которую можно считать девизом агрономов в условиях биологизации земледелия: «Избытком минеральных удобрений нельзя восполнить недостаток агрономических знаний».

Чтобы помочь агрономам эффективно использовать удобрения и управлять продукционным процессом сельскохозяйственных культур, агрохимической службой внедрена геоинформационная система.

 

Рисунок 10. Образец работы геоинформационной системы, внедряемой ФГБУ «ЦАС «Белгородский».

Предложения по совершенствованию мониторинга почв:

1. Возобновить проведение почвенно-эрозионного обследования, совместив его в один технологический цикл с агрохимическим.

2. Возобновить разработку проектов систем адаптивно-андшафтного земледелия для хозяйств области.

3. Возобновить практику ведения землепользователями книги (электронной) истории полей, в которой отражается реализация проекта системы земледелия.