Химическая мелиорация

ХИМИЧЕСКАЯ МЕЛИОРАЦИЯ И ПОЧВЕННОЕ ПЛОДОРОДИЕ
В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Полноценное развитие значительной части сельскохозяйственных культур возможно лишь в условиях нейтральной или близкой к нейтральной реакции почвенного раствора;повышение кислотности снижает микробиологическую активность почвы, ведет к регрессу физических, физико-химических свойств, структуры почвы, сокращению подвижности жизненно важных элементов питания, что приводит к сокращению количества поглощаемых растениями питательных веществ из почвы и удобрений.Подкисление почв не только результат деятельности человека в связи с внесением минеральных удобрений, но также, оно обусловлено естественным выносом кальция и магния сельскохозяйственными культурами и вымыванием грунтовыми водами и атмосферными осадками в горизонтальном и вертикальном направлениях из ППК. И, несмотря на то, что внесение органических удобрений снижает кислотность (это ярко иллюстрируют почвы с высоким содержанием гумуса), главным агротехническим приемом нейтрализации кислотности почвы является проведение известкования.

Жизнедеятельность современного человечества характеризуется усилением коммерциализации во всех отраслях и сферах экономики, и, надо отметить, преимущественно в тех, которым присуща непосредственная связь с природной средой. Наиболее ярко данные характеристики проявляются в сфере сельского хозяйства, в виде проблем интенсификации земледелия, обусловленных использованием новых, более продуктивных сортов сельскохозяйственных культур, внедрением агрессивных методов возделывания: увеличения количества химических, механических обработок почвы, семян и растений, причем засоление, закисление и опустынивание, такие, характерные признаки беднейших стран Африки, стали присущи всем государствам мира. По данным ФАО, деградации в средней или высокой степени подвержена треть обрабатываемых почв.

Ретроспективный анализ исследований, посвященных данной проблеме позволил установить, что после каждого изъятия урожая и нарушения процессов почвообразования на культивируемых землях потери плодородия почвы восполняются частично самой почвой, внесением удобрений и соблюдением надлежащих агротехнических приемов ее обработки.

Надо сказать, что проблема плодородия почвы, своего рода «краеугольный камень» существования человеческой цивилизации, и предмет научных, практических изысканий многих ученых и специалистов, причем на протяжении не одного столетия.
Одним из основных факторов плодородия почв, который обязательно рассматривается при проведении агрохимического обследования, оказывающим наиболее сильное влияние на формирование урожая сельскохозяйственных культур, является кислотность почвы. Для полноценного развития значительной части сельскохозяйственных культур необходима «нейтральная», или «близкая к нейтральной» реакция почвенного раствора.

Особенный интерес вызывает то, как различные культурные растения отзываются на реакцию почвы, поскольку все они, изначально имеют неодинаковый интервал pH, благоприятный для их роста и развития, обладают разной чувствительностью к отклонению реакции от оптимальной.

Так, например, ячмень, яровая и озимая пшеница, кукуруза, соя, фасоль, горох, кормовые бобы, клевер, подсолнечник, огурцы, лук, салат чувствительны к повышенной кислотности. Эти культуры лучше растут при слобокислой и нейтральной реакции (pH 6-7) и хорошо отзываются на известкование, не только сильнокислых, но и среднекислых почв. Слабочувствительны к повышенной кислотности рожь, овес, просо, гречиха, томат, редис, морковь, тимофеевка; они положительно реагируют на известкование полными нормами сильно- и среднекислых почв.

Кроме того, поддержание оптимальной реакции среды в почве, содержания агрономически ценных агрегатов, макро-, мезо- и микроэлементов дает основу для максимально эффективной реализации технологических приемов возделывания сельскохозяйственных культур и увеличения объемов их производства с высокими потребительскими качествами.
И, тем не менее, по причине мощного антропогенного воздействия в настоящем возникла глобальная проблема сельскохозяйственной отрасли – проблема повышения кислотности почвенно-поглощающего комплекса (ППК) пашни.

По наблюдениям специалистов, экспертов, российские аграрии отдают предпочтение азотной группе удобрений, которые способствуют формированию мощной вегетативной массы и почти не вносят калийные и фосфорные удобрения, не говоря уже о сере, магнии и прочих. Объясняется такой «выбор» экономией ресурсов. Хотя результаты многолетних научных исследований и практика хозяйствования доказывают, что коэффициенты усвоения азота из удобрений, следовательно, и их окупаемость на сильнокислых почвах в 1,4 — 2,7 раза ниже, чем на слабокислых и нейтральных. На почвах с благоприятной реакцией, при различных способах внесения фосфорных удобрений, коэффициент их усвоения составляет от 10 до 15% (разбросное внесение) и 30% (локальное внесение), тогда как на сильнокислых почвах данный коэффициент имеет значение 1,7 – 2,0%.

Как отмечают исследователи, причина столь низких темпов мелиорации, кроется в отсутствии средств на сохранение плодородия почв и, как следствие, острой необходимости в поддержке государства, поскольку ежегодные потери урожая в Российской Федерации, обусловленные влиянием неблагоприятной кислотности почв на растения, оцениваются в пересчете на зерно не менее чем в 12 млн. тонн.
В ходе опроса, посвященного изучению состояния почв, борьбе с кислотностью, проведенного исследовательским агентством «Агростат», среди двухсот российских хозяйств лишь 40% проводят мелиоративные мероприятия для раскисления почв, из них более половины применяют дефекат и известь.

Помимо фактора экономических ограничений, следует упомянуть и о правовом, причина возникновения которого заключается не в отсутствии законов и прочих нормативно-правовых актов, предусматривающих меры борьбы с деградацией почв, а в том, что хозяйствующие субъекты не применяют их в своей работе; до того, как потери прибыли от снижения урожайности станут заметными, проходит значительное время — по оценкам специалистов от 3 до 7 лет, и это дает возможность аграгриям, довольно долго игнорировать проблему «нарушенных земель».

Известкование кислых почв является важнейшим фактором повышения их плодородия. Известковые удобрения повышают:

1. степень насыщенности основаниями,
2. увеличивают доступность растениям азота, фосфора, молибдена, как из удобрений, так и из почвы,
3. снижают подвижность и негативное действие на растения алюминия, марганца, радиоактивных элементов, тяжелых металлов,
4. повышают биологическую активность почвы, что в совокупности улучшает химические, биологические, физические, водно-физические свойства почвы.

Как следствие, повышается эффективность использования минеральных удобрений, урожайность, качество сельскохозяйственной продукции. И тем не менее, даже такой общеизвестный способ, как известкование почв против повышенной кислотности, используют не все сельхозтоваропроизводители. К категории известковых удобрений относятся продукты переработки твердых и мягких известковых пород и некоторые отходы промышленности, такие как: известняковая мука (Са СО3), доломитовая мука (Са СО3 МgCO3), жженая известь (СаО), гашенная известь (Са(ОН)2), фосфогипс, дефекат (Са СО3 + Са(ОН)2), являющийся отход свеклосахарного производства.

В России масштабное известкование началось в конце 60-х годов двадцатого столетия, со времени создания агрохимической службы, в задачи которой входило обследование сельскохозяйственных угодий колхозов и совхозов, проведение опытов с использованием различных видов удобрений .

По существу, известкование представляет собой метод химической мелиорации кислых почв, предусматривающий внесение известковых удобрений (кальцита, доломита, известняка, отходов сахарного производства, гашёной извести и пр.), эффект от которого возникает на основе замещения в ППК ионов водорода и алюминия на содержащиеся в удобрении кальций или магний. Дозы известковых удобрений определяются степенью кислотности почвы, насыщенностью почвы основаниями и механическим составом. А кроме того, берётся в расчёт гидролитическая кислотность почвы, отношение возделываемых сельскохозяйственных культур к реакции почвенного раствора.

Исследования агроэкологической эффективности влияния различных видов мелиорантов на урожайность и плодородие почв ведутся не одно десятилетие российскими учеными, в результате которых к настоящему времени сформировалась система научно-обоснованных практических приемов комплексного агрохимического окультуривания почв (КАХОП), обусловленная большим разнообразием мелиорантов, типов почв, климатических зон.

Принимая во внимание итоги научно-исследовательских работ ученых региональных НИИ, среди большого разнообразия мелиорантов, хорошую эффективность показал фосфогипс – побочный продукт, образующийся при производстве фосфорной кислоты, применяемый в сельском хозяйстве как кальций-фосфорно-серное удобрение (20-22% Ca, 1,4% Mg, P2O5, 20,2% S) повышающее урожайность возделываемых культур. Так, результаты совместной работы ученых ФГБНУ «ВНИИ агрохимии» и ФГБОУ «Кубанский аграрный университет», посвященной исследованию эффективности применения, нейтрализованного фосфогипса, продемонстрировали целесообразность и экологическую безопасность его применения на посевах кукурузы на зерно и подсолнечника в условиях центральной зоны Краснодарского края.

Одним из основных преимуществ тех или иных мелиорантов является их доступность в экономическом (затрат на их приобретение и внесение) и правовом аспектах. Причем правовая составляющая базируется на нормах Федерального закона РФ №109-ФЗ от 19.07.1997 г. «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами», предусматривающих наличие у мелиоранта свидетельства о государственной регистрации, выданное Федеральной службой по ветеринарному и фитосанитарному надзору Министерства сельского хозяйства РФ.

Следовательно, в спектре разрешенных мелиорантов наиболее доступных в ЮФО, помимо фосфогипса, одну из ведущих позиций занимает дефекат – отход заводов по переработке сахарной свеклы.

Применение дефеката в России, как уже было отмечено выше, имеет давнюю историю, развитие которой обуславливалось самыми обширными в мире площадями пахотных почв с избыточной кислотностью.

Дефекат вносили на различных почвах: в лесостепи, в северной степи- в зонах свеклосеяния, на чернозёмах типичных, выщелоченных, на серых лесных и других почвах. Результаты были неоднозначными, поскольку наряду с положительным эффектом, получали и отрицательный результат, приводящий к так называемому «известковому хлорозу растений» — переизвесткованию из-за избытка CaCО3.

Дефекат используется, прежде всего, для повышения плодородия кислых серых лесных и чернозёмных почв, нуждающихся в химической мелиорации.

Так, исследования, проведённые в Курской области показали, что наиболее эффективным был дефекат, вносимый совместно с минеральными удобрениями на серой лесной почве и с органическими удобрениями на чернозёмах. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур севооборота в сумме обеспечило прибавку товарной продукции на 29-35 % и улучшило её качество.

Несмотря на все экономические сложности с которыми сталкиваются сельхозтоваропроизводители пытаясь найти оптимальное решение проблемы сохранения плодородия, надо отметить, что в последние годы органы государственной власти предпринимают все более активные действия: так по ФЦП «Мелиорация» Минсельхозом России на 2020 год дополнительно выделен 1 млрд. рублей, в том числе, на компенсацию затрат мероприятий по известкованию проведенных в 2019 году, распределено 648,5 млн. рублей .

Результаты мониторинга земель сельхозназначения Республики Адыгея по состоянию на 01.01 2021 года показали что, доля сильнокислых почв с рН 4,1-4,5 — 0,7% (1,8 тыс. га.), среднекислых почв с рН 4,6-5,0 составляет 16,9 % (42,0 тыс. га.), слабокислых почв с рН 5,1-5,5 – 44,1 % (109,9 тыс. га.), близких к нейтральным с рН 5,6-6,0 – 19,0% (47,5 тыс. га.), нейтральных и слабощелочных с рН более 6,0 – 19,3 % (48,2 тыс. га.).
В Республике Адыгея в рамках ведомственной программы «Развитие мелиоративного комплекса России» в области известкования кислых почв в 2020 году было проведено известкование на площади – 1030 га. Что составляет 0, 4% от всей площади кислых почв.

Проиллюстрировать общую эффективность мелиоративных мероприятий можно на примере прогнозного расчета применения дефеката в качестве мелиоранта в сравнении с известняковой мукой на территории Республики Адыгея, где по результатам государственного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения, за последние сорок лет кислотность снизилась на 0,8 единиц рН (по состоянию на 01.01.2019 г.: 42,6 тыс. га (17,8%) — с сильнокислой и среднекислой реакцией почвенного раствора, 116,1 тыс. га (48,6 %) имеют слабокислую реакцию).

Комплекс мероприятий по раскислению почв формируется на основе проектно-сметной документации, содержащей агрохимическую характеристику почвы, с учетом которой рассчитывается доза известкового удобрения (при среднекислой реакции почвенного раствора рекомендуемая доза известкового удобрения составляет 6 – 7 тонн на га д.в., при сильнокислой – выше).

Затраты на известкование определяются стоимостью используемого известкового удобрения, затратами на транспортировку, внесение. Так, по предварительным расчетам внесение дефеката в дозе 12 т/га в физ. в. на 1 га составит 9 748 руб., в дозе 10 т/га в физ. в. на 1 га составит 8 536 руб., известняковой муки, в дозе 6 т/га в физ. в. на 1 га составит 17 777 руб.

При очевидной экономической эффективности (например, при внесении 12 т/га дефеката, что соответствует 6 т/га известняковой муки по содержанию действующего вещества, снижение затрат составит 8 029 руб.) следует упомянуть и о проявлении частичного «эффекта органического удобрения».

Вывод.
Обобщая результаты исследования можно утверждать, что внедрение методов химической мелиорации, направленных на естественное повышение плодородия почв, в результате дает накопительный эффект, проявляющий на многие годы вперед. За это время каждая тонна извести ежегодно дает общую прибавку урожая на всех выращиваемых культурах равную 4-6 ц с га в пересчете на зерно.
Агрохимическое окультуривание (раскисление) способствует не только повышению плодородия и урожайности, но и снижению климатических стрессов, повышению качественных характеристик продукции, снижению экологической напряженности и восстановлению почвенного плодородия.