ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОГО ПЛОДОРОДИЯ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ТОРФЯНЫХ почв РАЗНЫХ СТАДИЙ ЭВОЛЮЦИИ

При разработке приемов рационального использования агроторфяных почв важное значение имеет наиболее объективная оценка состояния и прогноз возможной трансформации их плодородия и производительной способности под влиянием антропогенных факторов. В связи с этим в условиях разнокаче-ственности агроторфяных почв разных стадий эволюции существует необходимость обоснования методических подходов наиболее обьективной оценки эффективного плодородия и производительной способности этих почв.

Анализ литературных источников показывает, что для решения этой проблемы предлагаются в основном четыре методических подхода: 1) оценка почв в виде баллов [21, 38, 137] - наиболее изучен и широкоиспользуемый в производстве, 2) по продуктивности культур - также сравнительно известный [13, 15, 35, 41, 53, 67, 88, 101, 126, 128], 3) по прибыли [19, 65, 151, 152], 4) на энергетической основе - сравнительно новый [13, 44, 80, 82, 89, 113, 146, 153, 154].

Как отмечалось выше, низинные торфяно-болотные почвы обладают высоким потенциальным плодородием - они могут обеспечить формирование высокой урожайности различных сельскохозяйственных культур. Уровень же потенциального плодородия и производительная способность агроторфяных почв разных стадий эволюции обусловлены, прежде всего, количественными запасами органического вещества, которые определяют наличие в них азота, воды и энергии - ведущих факторов продуктивности растений. На этой основе разработана бонитировочная шкала в баллах, позволяющая оценить плодородие почв и их пригодность для выращивания сельскохозяйственных культур для каждого отдельно обрабатываемого участка (поля) [21, 38]. Авторы методических указаний отмечают, что балльность почв была разработана с учетом выявленной производительной способности отдельных культур на основных, преобладающих в структуре почвенного покрова, пашнях республики. Остальные, менее встречающиеся почвы, оценены расчетным путем.

В настоящее время оценка торфяных почв разных стадий эволюции, как отмечалось выше, проводится с учетом морфологического строения пахотного слоя, содержания в нем органического вещества (%, А_п) и гранулометрического состава подстилаемой минеральной породы [70, 72, 132]. По оценочной шкале [21, 38] пахотные земли на среднемощных и мощных торфяниках оцениваются в 68 баллов, маломощные - 63, торфяно-глеевые - 57, торфянистоглеевые, в зависимости от подстилания суглинком или песком, - 49 и 42 балла. Дегроторфяные почвы в зависимости от содержания органического вещества и подстилания связными или рыхлыми породами оцениваются следующим образом: торфяно-минеральные - 54 или 42; минеральные остаточно-торфяные - 50 и 36 и минеральные постторфяные - 31 и 29 балла соответственно. Дифференцированная оценка в баллах пахотных земель дана и для возделываемых сельскохозяйственных культур. Например, при посеве озимой ржи балл пахотных земель на маломощной агроторфяной, торфяно-минеральной, остаточно-торфяной и минеральной постторфяной почвах, подстилаемых песком, составляет 58, 42, 40 и 32 соответственно. На основании данных влияния степени деградации на их производительную способность разработана шкала оценочных баллов деградированных торфяных почв под различные культуры [21, 38].

Однако анализ результатов новых экспериментальных исследований, полученных в Институте мелиорации, Полесской опытной станции мелиоративного земледелия и луговодства и др., указывает на то, что существующий метод оценки эффективного плодородия и производительной способности антропогенно-преобразованных торфяных почв имеет недостатки. Например, результаты многолетних исследований ПОСМЗиЛ показывают, что под влиянием различных способов длительного использования (50 лет) агроторфяная почва стационара «Севообороты» под травами трансформировалась в торфяно-минеральную с содержанием ОВ 35-45 %, культурами севооборота - в минеральную остаточно-торфяную (ОВ - 17,8 %) и пропашными с содержанием ОВ - 5,8 %. В то же время приведенные в табл. 6.1 данные динамики урожайности СВ на фоне применения фосфорных и калийных удобрений во времени не снижался, а даже в некоторой степени за последние 30 лет повысился.

Средняя за 46-летний период продуктивность сухой массы трав составила 68,4; культур севооборота - 61,7 и пропашных - 54,7 ц/га, что в относительных величинах составляет 100,90 и 80 % соответственно. Результаты исследований,

Таблица 6.1. Динамика продуктивности агроторфяных почв стационара «Севообороты», по данным ПОСМЗиЛ, ц/га

Сухое вещество преимущественно зерновых культур.

полученные Н. К. Вахониным и др. [19, 151, 152], и их анализ показывают, что при внесении удобрений (N₁₂₀P₆₀K₁₅₀) продуктивность агроторфяных почв разных стадий эволюции, сформировавшихся под влиянием различных способов использования агроторфяной почвы этого же стационара, выравнивается. Например, средняя продуктивность исследуемых культур севооборота на фоне применения N_po Р₆₀ К₁₅₀за 2006-2010 гг. составила: травы - 72, культуры севооборота - 64,2 и пропашные - 65,1 ц/га к. ед., т. е. на фоне применения удобрений формируется достаточно высокая и близкая по уровню продуктивность всех культур. Приведенные многолетние данные показывают, что несмотря на существенную трансформацию морфологического строения, мощности органогенного слоя, водно-физических и химических свойств и образования на месте торфяных органо-минеральных почв, существенного снижения урожайности основных сельскохозяйственных культур за 50-летний период ие произошло. Вероятно, это связано с улучшением теплового режима в органоминеральных по сравнению с исходными агроторфяными почвами, а также с достаточным для формируемой урожайности режима минерального и водного питания.

Идея экономической оценки использования агроторфяных почв заключается в том, чтобы обеспечить максимальную отдачу за весь период их использования с учетом возможных экологических затрат. Представленные в работах Н. К. Вахонина методики позволяют определять оптимальные варианты сельскохозяйственного использования по видам и интенсивности севооборотов, при этом в условиях изменения цен по годам оптимальные решения также изменяются, в связи с чем их необходимо периодически пересчитывать. А. С. Мее-ровский и В. П. Трибис [65] также установили, что в условиях Полесья с точки зрения экономики наиболее эффектитвно использовать агроторфяные почвы под пропашные культуры. В то же время, как было показано выше, почва под монокультурой пропашных за 50-летний период использования претерпела наиболее существенные негативные изменения. Экономическая оценка использования агроторфяных почв, безусловно, важна. Однако в условиях инфляции и нестабильности цен по экономической оценке почв можно делать лишь краткосрочные выводы, при этом экологические аспекты проблемы носят второстепенный характер, что с точки зрения сохранения почвы как генетического типа неправильно.

В современных условиях при решении задач более рационального использования агроторфяных почв разных стадий эволюции возрастает актуальность применения нового показателя их свойств - биоэнергетического потенциала. Считается [13, 44, 80, 82, 89, 113, 146, 153, 154 и др.], что данные энергетического состояния почв более объективно представляют информацию об изменении их плодородия и потенциале продуктивности сельскохозяйственных культур. Энергетическая эффективность является одним из наиболее обьективных показателей производства и потребления, отражающих соотношение материальных затрат и получаемой прибыли. Энергия - наиболее стабильная мера, не подверженная инфляции. В этой системе можно определить как затраченную, так и полученную энергию в одних и тех же единицах - калориях, джоулях. Такой подход позволяет количественно оценить и сравнить все направления использования агроторфяных почв с энергетической точки зрения. Анализ литературных источников показывает, что вопрос использования БЭП как критерия для оценки эффективного плодородия агроторфяных почв разных стадий эволюции и прогноза их производительной способности ранее в Беларуси не изучался.

Для расчета прогноза производительной способности агроторфяных почв разных стадий эволюции использовали норматив затрат энергии, рассчитанный исходя из средних многолетних данных продуктивности культур стационара «Севообороты» на производство 1 кормовой единицы, равный 19,0 МДж. Приведенные выше в табл. 5.1 и рис. 5.1 данные изменения биоэнергетического потенциала от содержания С_орг в органогенном слое представляют научный и практический интерес с точки зрения трансформации генетического типа торфяной почвы. Однако для оценки и прогноза производительной способности агроторфяных почв разных стадий эволюции особое теоретическое и практическое значение имеют результаты исследований изменения БЭП в наиболее активном корнеобитаемом слое 0-40 см. В связи с тем, что постоянно «срабатывается» в основном этот слой почвы, величина содержания энергии в нем более объективно характеризует биоэнергетический потенциал, плодородие и возможную производительную способность агроторфяных почв разных стадий эволюции.

Представленные в табл. 6.2 результаты исследований показывают, что биоэнергетический потенциал слоя 0-40 см агроторфяной, торфяно-минеральной и минеральной остаточно-торфяной с содержанием ОВ 19,7 % и более по сравнению с аналогичным слоем торфяной неосушенной почвы снизился на 12-16 %. Более существенные изменения БЭП установлены в минеральной остаточноторфяной с содержанием ОВ 15,1 и 10,8 % и особенно в минеральной постторфяной, который в последней составляет только 27 % от почвы неосушенной. В то же время биоэнергетический потенциал и минеральной постторфяной почвы значительно выше потенциала зональных агродерново-подзолистых песчаных, составляющего в слое 0-25 см (0,87-1,95)10³ ГДж/га.

Важное теоретическое и практическое значение имеет установленный факт (табл. 6.2, рис. 6.1), что как биоэнергетический потенциал слоя 0-40 см, так и потенциал производительной способности агроторфяных, торфяно-минеральных и минеральных остаточно-торфяных почв с содержанием ОВ около 20 % и более различается несущественно: (11,84-12,29) 10³ ГДж/га или 605-635 т/га к. ед. В относительных единицах эти отклонения составляют около 5 %. Наибольшее снижение БЭП и производительной способности произошло в почве минеральной постторфяной - до 3,810³ ГДж/ га, или 200 т/га к. ед., что составляет 31 %, или примерно третью часть от агроторфяной почвы.

Таблица 6.2. Изменение запаса углерода органических соединений и биоэнергетического потенциала торфяных почв под влиянием длительного антропогенного воздействия (слой 0-40 см)

* Слой 0-20 см; ** слой 0-25 см.

В гл. 2 (раздел 2.2) уже отмечалась зависимость продуктивности сельскохозяйственных культур от содержания органического вещества и запаса продуктивной влаги в почве. Приведенные в табл. 6.3 данные учетов фактической урожайности сельскохозяйственных культур на фоне применения удобрений показывают, что по сравнению с агроторфяными с БЭП, равным (11,73-12,0)10³ ГДж/га, продуктивность культур на торфяно-минеральных почвах (БЭП 11,8410³ ГДж/га) снижается несущественно (96 %). На этих почвах можно получать урожайность картофеля 32,5-33,1 т/га; зерновых - 6 т/га и более и зеленой массы кукурузы - 50 т/га. На минеральных остаточно-торфяных

Содержание в почве (слон 0—20 см) ОВ, %

Рис. 6.1. Изменения биоэнергетического потенциала (слой 0-40 см) и производительной способности агроторфяиых почв в зависимости от содержания ОВ

Таблица 6.3. Зависимость продуктивности сельскохозяйственных культур от биоэнергетического потенциала почв (слой 0-40 см)

‘Полегание растений. *‘Прогноз - 105 ц/га.

с биоэнергетическим потенциалом более 10-10³ ГДж/га продуктивность культур снижается в среднем на 12 %. Более существенное снижение (в среднем на 23 %) отмечается на почвах минеральных остаточно-торфяных с биоэнергетическим потенциалом 8,80-Ю³ ГДж / га.

Вышеприведенные экспериментальные данные показывают, что при диагностике и оценке агроэкологического состояния агроторфяных почв различных стадий эволюции наряду с известными критериями целесообразно использовать и новый показатель - биоэнергетический потенциал. Для большей убедительности этого вывода была проведена сравнительная оценка эффективного плодородия и производительной способности агроторфяных почв разных стадий эволюции по базовой и энергетической методикам.

Результаты этого исследования показывают (рис. 6.2, табл. 6.4), что согласно базовой оценке - бонитировочной шкале [21, 38] - почвы агроторфяные (ОВ более 50 %), подстилаемые песком, имеют 63,4 балла; торфяно-минеральные (ОВ 50-20 %) - 41,8; минеральные остаточно-торфяные (ОВ 20-5 %) - 36,1 и минеральные постторфяные (ОВ менее 5 %) - 28,9 балла. Это значит, что если балл агроторфяных почв принять за 100 %, то в дегроторфяных он снижается до 66, 57 и 46 % соответственно. При энергетической же оценке баллу в 94-100 % будут соответствовать почвы с содержанием ОВ в пахотном слое более 30-35, а баллу 31 - менее 5 %.

Приведенные результаты исследования (см. табл. 6.3,6.4) зависимости уровня изменения биоэнергетического потенциала от состояния запаса органического вещества и углерода гумусовых соединений в агроторфяных почвах разных стадий эволюции и фактической урожайности сельскохозяйственных культур, сформированной на них, показывают, что почвы с содержанием ОВ 30-35 и 68,0-82,5 % имеют близкий биоэнергетический потенциал (10³ГДж/га), потенциал

А - базовая —?— Б - энергетическая

ОВ, %

Рис. 6.2. Сравнительная оценка потенциальной производительной способности агроторфяных почв разных стадий эволюции в относительных величинах: А - базовая (заштрихованная), Б - энергетическая

сбора кормовых единиц (т/га) и балл плодородия (98-100 %). Доказано, что эти почвы можно диагностировать как агроторфяные. По мере снижения биоэнергетического потенциала почв снижается и их расчетная производительная способность: торфяно-минеральных (при (9,1-12,0)10³ГДж/га)-до 20 %, минеральных остаточно-торфяных (4,5-9,0)10³ГДж/га - 20-60 % и минеральных постторфяных (менее 4,510³ ГДж/га) - более 60 %. По энергетической системе диагностики и оценки торфяно-минеральные почвы (ОВ 35-15 % в слое почвы 0-20 см) имеют более высокий балл (80-99 %), чем в базовой системе оценок (ОВ 50-20 %) - 66 %. Дегроторфяные минеральные остаточно-торфяные - 40-80 % (в базовой - 57 %). Оценка минеральных постторфяных почв по предлагаемой системе несколько ниже базовой - 31 и 46 % соответственно.

Таблица 6.4. Сравни тельная оценка кри териев диагностики и возможной производительной способности торфяных почв разных стадий эволюции

Полученные результаты комплексной оценки изменения биоэнергетического потенциала и урожайности сельскохозяйственных культур позволяют предложить следующие критерии диагностики и возможной производительной способности агроторфяных почв разных стадий эволюции на энергетической основе (табл. 6.5).

Таблица 6.5. Критерии оценки эффективного плодородия и возможной производительной способности агроторфяных почв разных стадий эволюции на энергетической основе

* Слой 0-40 см.

Таким образом, агроторфяиые почвы разных стадий эволюции имеют различный биоэнергетический потенциал в корнеобитаемом слое 0-40 см почвы (от более 12 до менее З Ю³ГДж/га), обеспечивающий формирование различного уровня продуктивности сельскохозяйственных культур. Доказано, что на энергетической основе дается более объективная по сравнению с «базовой» балльной оценка состояния эффективного плодородия и прогноза производительной способности антропогенно-преобразованных торфяных почв разных стадий эволюции. Для оценки состояния эффективного плодородия и прогноза производительной способности этих почв предлагаются новые критерии их диагностики на энергетической основе.

Предлагаемые критерии могут служить основой для совершенствования методики диагностики антропогенно-преобразованных торфяных почв разных стадий эволюции и проведения землеоценочных работ по их пригодности для возделывания сельскохозяйственных культур. Эти материалы также заслуживают широкого использования в земледелии: при разработке систем севооборотов, структуры посевных площадей и системы удобрения сельскохозяйственных культур, прогнозировании их урожайности и т. д.

• [1] Слой Ап, 2слой 0-40 см. 2 ’2 Снижение балла и БЭП дегроторфяных почв по сравнению с агроторфяными.