Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии  

На правах  рукописи

Соловиченко Владимир Дмитриевич

ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ ЦЕНТРАЛЬНОЦЧЕРНОЗЁМНОГО РЕГИОНА И ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ

Специальность 03.02.13 - почвоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Курск - 2011

Диссертационная работа выполнена в ГНУ Белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии

Научный консультант - доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Уваров Геннадий Иванович

Официальны оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

  Стифеев Анатолий Иванович

  доктор сельскохозяйственных наук, профессор

  Нечаев Лев Андреевич

доктор биологических наук

  Чевердин Юрий Иванович

Ведущая организация:  Воронежский государственный университет

  Защита  диссертации состоится л23 июня 2011 года в 10 00 часов на заседании Диссертационного совета Д 006.016.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте земледелия и защиты почв от эрозии

Отзывы просим присылать в двух экземплярах по адресу:

305021, г. Курск, ул. К. Маркса, 70 б, ВНИИЗиЗПЭ

Факс: (4712) 53-67-29

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан л____ ______________2011 года

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук М.Ю. Дегтева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В Центрально-Чернозёмном регионе назрела острая необходимость более детального изучения современного состояния почвенного покрова, его структуры, районирования, кадастровой и экологической оценки, а также типизации земель и обобщения результатов длительных полевых опытов по воспроизводству почвенного плодородия.

Для решения проблемы сохранения эталонных, уникальных, редких и исчезающих почв и образования почвенных заказников, заповедников необходимо составление Красной книги почв.

Автором исследованы, систематизированы и обобщены материалы обследований почвенного покрова региона за период с 1961 по 1995 годы, а также проведены многолетние стационарные полевые опыты по сохранению и воспроизводству плодородия почв (1987Ц2008 годы).

Цель исследований - установить особенности распространения, районирования и провести кадастровую, агроэкологическую оценку почвенного покрова ЦЧР, составить Красную книгу почв Белгородской области, разработать теоретические и практические основы воспроизводства плодородия почв.

Задачи исследований.

1. Дать современную агрономическую характеристику почв.

2. Установить закономерности распространения и составить карту структуры почвенного покрова.

3. Определить степень и масштабы распространения эрозии почв, составить карты эрозии почв и почвенно-эрозионного районирования.

4. Составить агропроизводственную группировку почв и провести типизацию земель.

5. Установить агроэкологическое состояние почв и дать кадастровую оценку земель.

6. Составить Красную книгу с выделением эталонных, редких, уникальных и исчезающих почв.

7. Установить действие севооборотов, применения органических и минеральных удобрений, способов основной обработки на агрофизические, физико-химические, агрохимические и биологические свойства почвы.

8. Выявить эффективные приёмы воспроизводства плодородия почв

9.Определить влияние агрономических приёмов на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность севооборотов в зависимости от погодных условий.

10.Рассчитать экономическую и биоэнергетическую эффективность производства продукции в специализированных севооборотах с учётом способов обработки почв и удобрений.

Научная новизна. Впервые для территории Центрально-Чернозёмного региона выделены комбинации структур почвенного покрова, дана современная агрономическая характеристика почв, выявлена и уточнена степень проявления и распространения эрозии почв, проведено почвенно-эрозионное районирование, агроэкологическая оценка почвенного покрова и составлена Красная книга почв. Установлена роль севооборотов, удобрений и способов обработки в создании условий воспроизводства плодородия почв, продуктивности сельскохозяйственных культур, экономической и энергетической целесообразности агроприёмов.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Особенности распространения, генетическая и агрономическая характеристика признаков и свойств почв Центрально-Чернозёмного региона

2. Основные почвенные комбинации структур почвенного покрова.

3. Проявление эрозии почв и почвенно-эрозионное районирование.

4. Типизация, кадастровая и агроэкологическая оценки земель.

5. Структура построения и содержание Красной книги почв.

6. Роль специализированных севооборотов, способов основной обработки,  органических и минеральных удобрений в воспроизводстве плодородия почв.

7. Агроэкономическая и биоэнергетическая оценки агротехнических приёмов  воспроизводства почвенного плодородия и создание высокопродуктивных агроценозов.

Практическая значимость и реализация результатов исследований

Решение поставленных задач способствует на научной основе проектировать адаптивно-ландшафтные системы земледелия, проводить оценочные работы, разрабатывать агроприёмы по повышению плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур, охранять почвенный покров и окружающую среду.

Принципы и методику составления Красной книги почв Белгородской области можно использовать на всей территории ЦЧР.

Апробация работы. Результаты исследований, основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на заседаниях Учёного Совета ГНУ Белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии, представлены на международных, Всероссийских, региональных конференциях и форумах, начиная с 1974 и по 2010 годы (города Белгород, Курск, Воронеж, Москва, Орёл и др.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 190 работ, из них 4 монографии, 10 учебных и научно-производственных пособий и 32 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, в том числе 21 работа за последние 5 лет.

ичный вклад. Диссертантом за период с 1961 по 2007 годы выполнены почвенные обследования территории ЦЧР, изучен состав и свойства почв, составлены карты структур, эрозии и почвенно-эрозионного районирования, проведена кадастровая и экологическая оценка земель, разработана группировка агропроизводственных типов земель и предложены мероприятия по их рациональному использованию, составлена Красная книга почв Белгородской области и организован Почвенный музей.

В 1988-2008 годах под руководством и личном участии автора в лаборатории плодородия почв и мониторинга Белгородского НИИСХ на стационарном полевом опыте проведены научные исследования по обоснованию сохранения и повышения плодородия почв, рациональному использованию земель в севооборотах в зависимости от способов обработки и внесения удобрений. Основные положения диссертационной работы получили отражение в монографиях и статьях периодической печати.

В 2007 году автором получен диплом лауреата национальной экологической премии Экомир II степени (учредитель - Высший экологический совет Государственной Думы РФ) в номинации Сохранение биоразнообразия и оздоровление ландшафтов по разработке и реализации программы сохранения плодородия почв Белгородской области.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 284 страницах, в том числе 39 страниц приложений. Она состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части (6 глав), выводов и предложений производству, включает 38 таблиц, 18 рисунков, 6 фотографий по тексту и 28 таблиц в приложении. Библиографический список содержит 410 источников, в том числе 40 работ зарубежных авторов.

Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам Белгородского НИИ сельского хозяйства, в том числе директору, доктору сельскохозяйственных наук И.И. Шелганову; коллегам лаборатории плодородия почв и мониторинга; своему учителю, доктору биологических наук, профессору Б.П. Ахтырцеву и доктору сельскохозяйственных наук, профессору Г.И. Уварову за содействие в выполнении диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Объекты и методы проведения исследований

Объектом исследований является почвенный покров Центрально-Чернозёмного региона; почвы, их состояние плодородия и разработка мероприятий по его воспроизводству, охране и эффективному использованию.

Методологической основой работы является концепция о внутренней неоднородности и эволюционном развитии почвенного покрова агроландшафтов и биогеоценозов в целом под воздействием естественных и антропогенных факторов на основе ландшафтного принципа (Перельман А. И., 1966).

Основными методами исследований по определению географического распространения почв, их генетической принадлежности, свойств и режимов, районирования явились географический, почвенно-картографический, почвенно-археологический, а также почвенно-эрозионного и агроэкологического районирования.

С участием диссертанта за период с 1961 по 1993 г.г. при институте Гипрозем с филиалами в областных центрах проведены работы по сплошному обследованию почвенного покрова ЦЧР, а с 2004 по 2007 г.г. выполнены рекогносцировочные почвенные обследования данной территории.

При маршрутном рекогносцировочном почвенном обследовании было заложено 123 ключевых почвенных разреза, 186 полуям и 258 прикопок, отобрано 287 образцов почв. Аналитические работы по определению агрохимических, физико-химических, агрофизических свойств, валовому химическому и гранулометрическому составу почв выполнены в лабораториях Белгородского НИИСХ и Государственного центра агрохимической службы Белгородский по существующим методикам.

При изучении структуры почвенного покрова применяли качественно-генетический и натурно-картометрический методы с исследованием ключевых участков в масштабе 1:500 и 1:1000, использования почвенных карт хозяйств масштаба 1:5000 и 1:10000.

При разработке классификации простых и сложных почвенных комбинаций, составлении карты структур почвенного покрова ЦЧР руководствовались методическими положениями G. Milne, 1935a, 1935б; G. Haase and R. Schmidt, 1967; В.М. Фридланда, 1969, 1972 и др.

При составлении Красной книги почв учитывали рекомендации, методические положения Научного совета по почвоведению Российской академии наук, Докучаевского общества почвоведов. Для выявления эталонных, редких, уникальных, исчезающих и окультуренных почв, границ их распространения заложено 268 разрезов, полуям и прикопок. Определяли их географические координаты с помощью приёмника спутниковой навигации - WGS 84, проводили классификационное определение почв, морфологическое описание генетических горизонтов, цветное фотографирование местности и почвенных профилей,  отбирали образцы почв. Цвет почвы и почвообразующих пород определяли по шкале Мансела (Munsell Soil Color Charts, 1975). В ходе исследований выполнены аналитические работы, взяты монолиты почв до глубины 1,5 м, организован Почвенный музей. Итогом работы явилось составление и издание Красной книги почв Белгородской области (Соловиченко и др., 2007).

Стационарный полевой опыт заложен в Белгородском НИИ сельского хозяйства в 1987 году с целью разработки научных основ простого и расширенного воспроизводства плодородия чернозёмов в специализированных севооборотах при различных способах основной обработки почв и внесения удобрений.  Всего под опытом занято 22,5 га. Площадь элементарной делянки составляла 120 кв. м. (4 м Х 30 м). Повторность опыта 3-х кратная. Общее количество делянок 1215. Опыт развёрнут в натуре на пяти полях. Площадь одного поля составляла 4,5 га.

Почва опытного участка - чернозём типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке с содержанием в пахотном слое 5,18-5,32 % гумуса, 52-58 мг подвижного фосфора и 95-105 мг/кг почвы обменного калия, рНсол. - 5,8-6,4.

Экспериментальные пятипольные севообороты в структуре посевных площадей имели различную насыщенность пропашными культурами: 20% в зернотравяном, 40% - зернопропашном, 80% - зернопаропропашном.

В опыте изучали три способа основной обработки почвы - вспашку, безотвальную и минимальную обработки, три системы удобрения: органическую, минеральную и органо-минеральную с тремя уровнями удобренности (без удобрений, одну и две дозы удобрений и их комбинаций).

Вспашка предусматривала отвальное рыхление верхнего слоя почвы в зависимости от возделываемой культуры на глубину 22-27 см. Безотвальная обработка проводилась на ту же глубину, только без оборота пласта почвы (плуг типа Параплау). При минимальной обработке рыхление осуществляли на глубину 10-15 см.

Из органических удобрений вносили навоз один раз за ротацию севооборотов под сахарную свёклу в одной дозе (40 т/га) и двойной (80 т/га), приходящиеся на гектар севооборотной площади соответственно по 8 и 16 т. Дозы навоза рассчитывали на простое и расширенное воспроизводство плодородия почв. Минеральные удобрения вносили ежегодно под каждую культуру. Одинарная доза удобрений (50-90 кг д.в. на га) рассчитана на простое воспроизводство почвенного плодородия, а двойная доза (100-180 кг д.в. на га) - на расширенное. В полевом опыте при возделывании сельскохозяйственных культур использовали общепринятую для ЦЧР агротехнику. Изучали агрохимические, физико-химические, агрофизические и биологические свойства почв.

Агроклиматические условия проведения полевого опыта (1988-2007) складывались довольно контрастно.  По данным метеопоста средний гидротермический коэффициент (ГТК) для озимой пшеницы за вегетационные периоды наблюдений 1992-2006 г.г. составил 1,36 и колебался по годам в пределах 0,76-1,83. Для сахарной свёклы он составил в среднем за 20 лет (1988-2007 г.г.) 1,05 и варьировал от 0,73 до 1,46.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

2. Современная характеристика почвенного покрова

История изучения почвенного покрова Центральной полосы Европейской части России связана с исследованиями видных русских учёных: Докучаева, Глинки, Денисова, Роде, Ковды, Адерихина, Ахтырцева и других. В последние десятилетия основное внимание уделено установлению агроэкологического состояния почвенного покрова, его компонентов, а также роли отдельных агротехнических приёмов в регулировании плодородия почв региона (Щербаков, Черкасов, Масютенко, Кирюшин, Булгаков, Акулов, Щеглов и др.).

В ЦентральноЦЧернозёмном регионе наибольшие площади занимают зональные почвы - чернозёмы. На их долю приходится около 70,7 % территории, преобладают чернозёмы выщелоченные, типичные, меньше обыкновенные. Второе место по площади занято серыми лесными почвами (9,0 %) и почвами овражно-балочного комплекса (8,0 %). На значительной площади сформировались интразональные почвы: лугово-чернозёмные (4,5 %) и пойменные луговые (4,9 %). Почвенный покров пашни на 87 % представлен чернозёмами.

2.1. Характеристика основных типов почв

2.1.1. Серые лесные почвы. К типу серых лесных почв относятся подтипы светло-серых, собственно серых и темно-серых лесных почв. Общая площадь их составляет 1330,9 тыс. га или 9 %, из них 7,1 % в пашне.  Они сформировались в северной части региона и преобладают  в Курской и Тамбовской областях.

Почвенный профиль лесных почв состоит из гумусово-элювиального, элювиального, иллювиально-оглиненного и переходного к материнской породе горизонтов. Отличие между подтипами серых лесных почв заключается в различной степени их оподзоленности и выраженности горизонтов. Наиболее оподзоленными являются светло-серые лесные почвы и меньше тёмно-серые. Мощность гумусовоЦэлювиального горизонта колеблется в пределах 15Ц35 см с большими величинами у тёмно-серых лесных почв.

По гранулометрическому составу преобладают тяжелосуглинистые и легкоглинистые разновидности. Валовой химический состав серых тяжелосуглинистых и легкоглинистых почв характеризуется высоким содержанием полуторных окислов (R2O3) и сравнительно небольшим выносом их из элювиального горизонта. Окислы  железа и алюминия сконцентрированы в горизонте В.  Содержание гумуса у серых лесных почв колеблется в пахотном горизонте от 2,06 у супесчаных до 3,3Ч3,8 % у тяжелосуглинистых и легкоглинистых почв. По степени кислотности серые лесные почвы пахотных угодий относятся к слабокислым (рН солевой вытяжки 5,1-5,5). Лишь супесчаные почвы имеют кислую реакцию (рН около 5,0). Гидролитическая кислотность колеблется от 3,3 до 4,6 мгэкв/100 г почвы. Сумма поглощенных оснований составляет 21-28 мгэкв. Степень насыщенности этих почв основаниями в пахотном горизонте недостаточная (82-84 %).

Серые и особенно темно-серые лесные почвы обладают относительно хорошими физическими и водно-физическими свойствами. Удельный вес их меняется от 2,62Ч2,64 в гумусовом до 2,70Ч2,72 в иллювиальном горизонтах, а плотность сложения возрастает с 1,25Ч1,30 г/см3 в пахотном горизонте до 1,61Ч1,65 в горизонте В. Общая порозность в пахотном горизонте равна 50Ч53 %, но в остальной части профиля резко снижается и колеблется в пределах 39Ч43 %.

2.1.2. Черноземы. Почвенный профиль чернозёмов включает перегнойно-аккумулятивный, гумусовый и переходные к материнской породе горизонты. Характерными морфологическими признаками чернозёмов типичных являются:  тёмная, почти чёрная окраска с поверхности, мощный почвенный профиль - 120-150 см, глубокий гумусовый горизонт 70-90 см, хорошая оструктуренность почвенной массы, особенно подпахотного слоя (30-50 см), где чётко прослеживается комковато-зернистая структура, слабо уплотнённое тонко-пористое сложение, высокое содержание и наличие видимых форм карбонатных солей (плесень, псевдомицелий), частая перерытость землероями - кротовинность. Почвенный профиль хорошо гумусирован и почвенные горизонты по окраске, структуре и плотности постепенно переходят друг в друга. В отличие от чернозёмов типичных у выщелоченных и оподзоленных карбонатные соли вымыты на большую глубину почвенного профиля, в нижней части гумусового горизонта прослеживается ореховидность структурных агрегатов, а в материнской породе частые затёки гумусированного материала. Чернозёмы оподзоленные по всему профилю содержат много кремнезёмистой присыпки - кварцевых зерен  и пыли. Чернозёмы обыкновенные и южные имеют меньшую мощность почвенного профиля, перегнойно-аккумулятивного и гумусового горизонтов, высокую карбонатность, где скопление карбонатных солей представлены в виде белоглазки, журавчиков, дутиков. Нижняя граница гумусового горизонта здесь чётко переходит по окраске и сложению в материнскую породу. Чернозёмы остаточно-карбонатные сформировались на элювии мела. Они характеризуются высокой карбонатностью, укороченностью почвенного профиля (20-50 см), пылеватой структурой, обилием меловой щебёнки.

Гранулометрический состав чернозёмов типичных колеблется от глинистого до среднесуглинистого. Валовой химический состав отличается однообразием. Так, в пахотном слое показатели SiO2 варьируют от 70 до 72 %, а R2O3 - 18,6 - 22,0 %. В более широких пределах изменяется содержание окислов СаО и MgO, соответственно от 1,34 до 2,44 и 0,9 до 1,79  %.

Содержание гумуса в верхнем (пахотном) слое составляет в среднем 5,2 - 7,5 % и постепенно уменьшается с глубиной. Чернозёмы типичные и обыкновенные отличаются, как правило, большим содержанием гумуса. Реакция почвенной среды у чернозёмов тесно связана с наличием карбонатов. В верхней части гумусового горизонта, где отсутствуют карбонаты, величина рН солевой вытяжки колеблется от 5,3 у чернозёмов выщелоченных,  до 6,8 у типичных. С глубины 50-60 см она возрастает до 6,9-7,2. Пахотный слой черноземов характеризуются низкой гидролитической кислотностью и высокой степенью насыщенности основаниями (85-96 %). Поглощающий комплекс их насыщен кальцием и магнием. Чернозёмы оподзоленные и выщелоченные по сравнению с типичными содержат больше водорода в поглощённом состоянии. Сумма поглощенных катионов кальция и магния у среднегумусных тяжелосуглинистых и глинистых чернозёмов колеблется от 30 до 52 мгэкв. на 100 г почвы с большими величинами у чернозёмов типичных и обыкновенных.

Черноземы имеют благоприятные физические и водно-физические свойства, отличаясь небольшой величиной плотности сложения гумусового горизонта А+В (1,10-1,25 г/см3), высокой порозностью (54-60 %).

0. 2.2 Структура почвенного покрова

Контура  почв,  выделенные по преобладающей почвенной разновидности на карте, состоят из ряда элементарных почвенных ареалов, входящих в определённую почвенную комбинацию. На это впервые указал Н. М. Сибирцев (1900,1951). В  этом направлении работал ряд учёных (Глазовская, 1964; Годельман, 1969; Фридланд, 1969, 1980 1984; Григорьев, 1970; Ильина, 1973; Романова, Пучкарёва, 1976; Ахтырцев, 1984 и др.). Показано, что конкретным участкам территории Центрально-Чернозёмного региона свойственны определённые почвенные комбинации, которые неоднократно повторяясь, создают особые пространственные структуры почвенного покрова, характеризующие его однообразной неоднородностью (Фридланд, 1969, 1984).

При изучении структуры почвенного покрова мы применяли качественно-генетический и натурно-картометрический методы с исследованием ключевых участков в масштабе 1: 1а000 и использованием крупномасштабных почвенных карт хозяйств региона. Между почвенными комбинациями и характером ландшафта, особенно его составной частью - рельефом, существует тесная связь (Герасимов, 1930; Полынов, 1953; Глазовская, 1964, 1969; Фридланд, 1980).

На территории Центрально-Черноземного региона чётко прослеживается пять ландшафтных типов местности: плакорный, склоновый, надпойменно-террасовый, зандровый и пойменный (Мильков, 1954), каждому из которых присущи особые структуры почвенного покрова. С микрорельефом связано выделение простых почвенных комбинаций - пятнистостей, комплексов, микросочетаний, а с мезорельефом - сочетаний, сочетаний - мозаик, сочетаний-вариаций. Нами предложены основные простые и сложные почвенные комбинации структур почвенного покрова Центрально-Черноземного региона.

2.2.1. Простые почвенные комбинации.

На плакорном типе местности из простых почвенных комбинаций доминируют двух- или трехкомпонентные пятнистости выщелачивания, окарбоначивания, оподзоленности. У пятнистостей на фоне преобладающей почвы встречаются пятна других слабоконтрастных почв. В степной и реже в южной части лесостепной зонах встречаются почвенные комбинации-комплексы с участием контрастных почв (солонцов, солодей). На склонах сформировались почвенные комбинации-пятнистости и сочетания почв разной степени эродированности. В долинно-балочной части склонового типа местности широкое распространение получили простые смыто-намытые почвенные комбинации-сочетания (смытые по склонам и намытые по днищам балок). Надпойменно-террасовому типу местности свойственны двухкомпонентные пятнистости лугово-черноземных и черноземно-луговых почв. Зандровый тип местности, охватывающий песчаные полого-волнистые равнины водно-ледникового происхождения, древние речные террасы, характеризуется распространением почвенных комбинаций-вариаций легкого гранулометрического состава. Почвенные комбинации - ташеты и мозаики встречаются сравнительно редко, первые биогенного происхождения, вторые образуются на плотных породах.

Простые почвенные комбинации представлены большим разнообразием вариантов в зависимости от количественного содержания компонентов.

2.2.2. Сложные почвенные комбинации состоят из простых комбинаций и образуют структуру почвенного покрова территории ЦЧР (рис. 1). Сложные почвенные комбинации территориально охватывают все типы местности, начиная от линии водораздела и заканчивая тальвегом днища балки или руслом реки.

Факторами дифференциации сложных почвенных комбинаций являются на водоразделах - растительность, эрозионные формы рельефа, эрозия почв, почвообразующие породы, пятнисто-солонцеватый режим; на террасах и поймах - микро- и мезорельеф, грунтовые воды, суффозионные процессы, растительность.

Выделено 20 типов почвенных структур, которые объединены в три группы - лесные, чернозёмно-лесные и типично-чернозёмные.

есные типы почвенных структур (№1,2,3,4,5,6,7,9) представлены почвами лесного происхождения - дерново-подзолистыми, светло-серыми, серыми, темно-серыми и черноземами оподзоленными. Общая площадь лесных типов структур составляет 2076,9 тыс. га (12,3 %).

Почвенный покров лесного типа структуры представляют в разных вариантах компонентного состава сложные почвенные комбинации-сочетания пятнистостей лесных почв плато водоразделов с пятнистостями их смытых разновидностей на склонах и Е или с простыми сочетаниям смыто-намытых балочных почв, Е или с пятнистостями лугово-черноземных и черноземно-луговых почв террас и пятнистостями луговых почв пойм разного уровня оглеения - (ДпЛ1Л2Л3Чоп)+ (ДпЛ1Л2Л3Чоп)+ Е или (БЛ2+АД), Е или (ЧЛЛЧ) +(АЛгогАЛгтАЛгв).

Чернозёмно-лесные типы почвенных структур (№3,8,10,11,12) кроме почвенных комбинаций из лесных почв включают и чернозёмы выщелоченные, реже типичные, их общая площадь составляет 4975,1 тыс. га (29,6 %).

Структура почвенного покрова представлена сложными почвенными комбинациями-сочетаниями, сочетаниями-комплексами пятнистостей лесных почв, черноземов выщелоченных, меньше типичных плато водоразделов с пятнистостями их смытых разновидностей на склонах и Е или с простыми сочетаниями балочных смыто-намытых почв, или с пятнистостями лугово-черноземных и черноземно-луговых почв террас, с пятнистостями луговых почв пойм разного уровня оглеения - (Л1Л2Л3Чоп)Чв(Чт)+(Л2Л3Чоп)Чт+ Е или (БЛ2+АД), Е или (ЧЛЛЧ)+(АЛгогАЛгтАЛгв).

Типично-чернозёмные типы почвенных структур (№13-20) в компонентном составе представлены только чернозёмами типичными, выщелоченными, обыкновенными и южными и занимают наибольшую площадь ЦЧР - 9766,6 тыс. га (58,1%).

Типично-черноземные типы структур - это сложные сочетания или сочетания-комплексы. В сочетаниях-комплексах в компонентный состав почвенных комбинаций входят контрастные почвы - черноземы солонцеватые, солонцы, солоди, болотные почвы. Это разновариантные по компонентному и количественному составу сложные почвенные комбинации: сочетания - комплексы пятнистостей черноземов типичных, выщелоченных (или обыкновенных и южных) в комплексе с черноземами солонцеватыми, солонцами плато водоразделов, с пятнистостями и комплексами их смытых разновидностей на склонах и Е или с простыми сочетаниями балочных смыто-намытых почв, Е или с пятнистостями лугово-черноземных и черноземно-луговых почв террас, с пятнистостями луговых почв пойм разного уровня оглеения - [(ЧтЧв)ЧСНСНЧ]+[(ЧтЧв)ЧСНСНЧ]+Е..или (БЧтБЧв+АД),Е или (ЧЛЛЧ)+ (АЛгогАЛгтАЛгв).

Приложение к рис. 1

2.3. Эрозия почв и почвенно-эрозионное районирование

Многие учёные занимались изучением эрозии почв ЦЧР (Соболев, 1953; Арманд, 1955; Адерихин, 1957, 1964; Брауде, 1966; Сурмач, 1976, 1992; Ахтырцев, 1984; Здоровцов, 1993; Добровольский, 2002 и др.).

2.3.1. Распространение  эрозии почв.

Эрозия почв является одним из основных деградационных процессов на территории Центрально-Черноземного региона. Склоновая часть рельефа здесь составляет 52,6 %, из них с уклоном более 30 - 18,0 %. Расчлененность территории составляет 0,5-1,5 км/км2, распаханность около 80 %, облесенность местности слабая (12 %).

Наибольшую часть территории с крутизною склонов свыше 10 занимают Белгородская и Курская области (около 73 %), меньше Липецкая и Воронежская области (около 50 %) и наименьшую Тамбовская область (29,2 %).

По нашим данным площадь эродированных почв за последние годы увеличилась и составляет 28,1 %, в том числе пашни 23,8 %. Наибольшие площади эродированных почв сельскохозяйственных угодий, включая водную и ветровую виды эрозии, находятся в Белгородской области (50,7 %). Менее подвержены эрозии почвы сельскохозяйственных угодий Тамбовской (12,8 %) и Липецкой (19,6 %) областей.

На основе материалов почвенных обследований, выполненных в ЦЧО Гипрозем и наших исследований, проведённых за период с 1961 по 2007 годы, составлена карта распространения эрозии почв в Центрально-Чернозёмном районе масштаба 1:600 000. Территория разделена на 5 групп с разной степенью эродированности: по смытости, развеванию и заовраженности (табл. 1).

1. Распространение эродированных почв в ЦЧР

№	Наименование групп почв	Эродированность  почв, %  площади	Коэффициент расчленения территории, км/км2	Площадь
				тыс. га	%
1	Слабосмытые и слабозаовраженные	менее 10	0,5-1,0	8217,05	48,9
2	Среднесмытые и среднезаовраженные	10-25	1,0-1,5	5263,24	31,3
3	Сильносмытые и сильнозаовраженные	25-50	более 1,5	2049,53	12,2
4	Очень сильносмытые и сильнозаовраженные	более 50	более 1,5	514,28	3,0
5	Развеваемые и слабозаовраженные	более 10	0,5-1,0	774,60	4,6
	Итого			16818,70	100

2.3.2. Почвенно-эрозионное районирование

При почвенно-эрозионном районировании нами учитывались природно-климатические условия, распространение генетически однородных почв, интенсивность проявления эрозионных процессов. В итоге выделено шесть почвенно-эрозионных районов и пять подрайонов (рис. 2).

Территория Центрально-Черноземного региона по природным условиям охватывает две зоны: лесостепную (ЛС) и степную (С). Лесостепная зона состоит из двух подзон - подзоны широколиственных лесов (ШЛ) с двумя почвенно-эрозионными районами (I и II) и подзоны разнотравно - луговых степей (РЛс) с двумя почвенно-эрозионными районами (III и IV) и тремя подрайонами (IVа, IVб и IVв). Степная природная зона имеет подзону ковыльно-типчаковых степей (КТс) и включает один почвенно-эрозионный район (V) с двумя подрайонами (Vа и Vб). В лесостепной и степной зонах на почвах легкого гранулометрического состава (супесчаного и песчаного) выделен почвенно-эрозионный район развеваемых почв (VI).

I - Северо-западный почвенно-эрозионный район светло-серых и серых лесных почв среднего распространения смыва и слабой заовраженности состоит из ряда территориально разобщенных почвенных массивов. В рельефном отношении это ровные пространства межречных и межбалочных водоразделов, приуроченных к речным и балочным системам. Преобладает плакорный, надпойменно-террасовый и пойменный типы местности, склоновая часть занимает не более 15% площади почвенно-эрозионного района. Крутизна склонов, как правило, не превышает 30. Расчлененность территории составляет 0,5-1,0 км/км2 площади. Площадь эродированных почв здесь составляет около 10 %, из них около 2% средне- и сильносмытых. Среднегодовое количество осадков 550 мм, гидротермический коэффициент - 1,1.

II - Северный почвенно-эрозионный район черноземов оподзоленных и выщелоченных слабого распространения смыва и слабой заовраженности представлен одним земельным массивом. Характеризуется спокойным рельефом (плакорный, реже надпойменно-террасовый и пойменный типы местности). Преобладают площади почв с крутизной 0-20. Расчлененность территории составляет 0,5-1,0 км/км2. Часто на террасах рек и платообразных участках водоразделов встречаются блюдце- и лощинообразные понижения, где сформировались лугово-болотные, осолоделые почвы с болотной и древесной растительностью. Процессы эрозии почв развиты слабо. Преобладают несмытые и незначительно слабосмытые (5-10%) почвы. Среднегодовое количество осадков 530 мм, гидротермический коэффициент - 1,0.

III - Юго-восточный почвенно-эрозионный район серых и темно-серых лесных почв сильного распространения смыва и сильной заовраженности представлен склоновым типом местности, где склоны занимают больше половины всей площади и приурочены в основном к правобережью рек. Наиболее распространенная крутизна склонов до 30, часто 3-50, реже более 50. Территория сильно расчленена овражно-балочной сетью (коэффициент расчлененности равен 1,0-1,5 км/км2). Площадь эродированности составляет более 50%, в том числе средне- и сильносмытых почв до 10-15%.

Среднегодовое количество осадков 490 мм, а гидротермический коэффициент равен 0,9.

IV - Центральный почвенно-эрозионный район с общей площадью 6482,6 тыс. га (38,5 %) состоит из трех подрайонов: IVa, IVб, IVв.

IVа - Центральный почвенно-эрозионный подрайон черноземов выщелоченных и типичных слабого распространения смыва и слабой заовраженности имеет плакорный, реже надпойменно-террасовый и пойменный типы местности. Крутизна склонов водоразделов не превышает 30. Расчлененность территории невысокая,

Приложение к рис. 2

коэффициент расчленения равен 0,5-1,0 км/км2. Условия рельефа способствовали слабому развитию процессов эрозии - преобладают несмытые почвы, а содержание слабосмытых не превышает 10% площади, единично встречаются небольшими пятнами средне- и сильносмытые почвы (менее 1% площади). Среднегодовое количество осадков 510 мм, а гидротермический коэффициент 1,0.

IVб - Центральный почвенно-эрозионный подрайон черноземов типичных и выщелоченных среднего распространения смыва и средней заовраженности характеризуется большей эродированностью почв в сравнении с предыдущим почвенно-эрозионным подрайоном. Рельеф сложный, с более развитой овражно-балочной сетью. Наряду с плакорным типом местности большие площади занимает склоновый тип местности: преобладают ровные платообразные участки, а склоновая часть, представленная склонами крутизной до 30, реже 3-5 и более, составляет 20-25% общей площади. Расчлененность территории колеблется в пределах 1,0-1,5 км/км2. Почвенный покров представлен несмытыми, слабосмытыми (10-15%) и средне-, сильносмытыми (около 2%) почвами. Среднегодовое количество осадков 500 мм, а гидротермический коэффициент 0,9.

IVв - Центральный почвенно-эрозионный подрайон черноземов типичных и выщелоченных сильного распространения смыва и сильной заовраженности располагается в основном на склоновом типе местности, охватывающим свыше 50% общей площади. Крутизна склонов около 2-30 у слабосмытых, 3-50 и более у средне- и сильносмытых почв. Коэффициент расчлененности территории высокий и составляет 1,5 км/км2 и выше. Площадь смытых почв колеблется в пределах от 25 до 50%, из них средне- и сильносмытых 10-15%. Среднегодовое количество осадков 490 мм, а гидротермический коэффициент 0,9.

V - Южный почвенно-эрозионный район на площади 2928,3 тыс. га (16,8 %) состоит из двух подрайонов: Vа и Vб.

Vа - Южный почвенно-эрозионный подрайон черноземов типичных и обыкновенных среднего распространения смыва и средней заовраженности. Здесь наряду с черноземами типичными широкое распространение получили черноземы обыкновенные, их карбонатные и солонцеватые разновидности. Рельеф относительно спокойный, преобладают выровненные пространства с плакорным и надпойменно-террасовым типами местности. Склоны межбалочных и межречных водоразделов редко превышают 30. Коэффициент расчлененности территории равен 1,0-1,5 км/км2. Смытые почвы занимают 15-25% площади, из них средне- и сильносмытые 3-8%. Среднегодовое количество осадков на территории почвенно-эрозионного подрайона составляет 495 мм, а гидротермический коэффициент равен 0,9.

Vб - Южный почвенно-эрозионный подрайон черноземов обыкновенных и южных сильного распространения смыва и сильной заовраженности представлен территорией Калачской возвышенности, где склоновый тип местности преобладает над плакорным. Наибольшее распространение получили склоны крутизной до 30, но часто встречаются до 50 и более. Коэффициент расчлененности территории высокий, около 1,5 км/км2. Эродированность почв доходит до 25-50%, а средне- и сильносмытых почв 5-15%. Среднегодовое количество осадков 475 мм, а гидротермический коэффициент равен 0,8.

VI - Дефляционный почвенно-эрозионный район почв легкого гранулометрического состава подверженных развеванию расположен по всей территории Центрально-Черноземного региона. Наибольшие площади его находятся на территории Воронежской, Липецкой и Тамбовской областей. Почвенный покров состоит из супесчаных и песчаных разновидностей черноземов выщелоченных, серых лесных почв и песков слабогумусированных. В рельефном отношении это ровные участки надпойменных боровых террас крупных рек региона - Дона, Воронежа, Цны, Оскола. Расчлененность территории слабая, около 0,5 км/км2. Здесь имеют место процессы ветровой эрозии - развевание почв. Среднегодовое количество осадков колеблется в широких пределах от 500 до 550 мм, а гидротермический коэффициент равен 0,9-1,1.

4. Мониторинг почвенного покрова

Об изменении почвенного покрова и свойствах почв во времени можно судить по результатам двух туров почвенных обследований Белгородской области, проведенных в  1950-1965 и 1970-1985 годах. Дополнением к этим материалам послужили маршрутные рекогносцировочные почвенные обследования региона в 2004-2007 годы, выполненные диссертантом.

Установлено, что площади эродированных земель за 30-летний период  увеличились в Западном почвенном округе на 5,1 %, Центральном - 8,4 и Юго-восточном - 9,8 %. Содержание  гумуса в пахотном слое тёмно-серых лесных почв снизилось на 0,9 %, чернозёмов выщелоченных и типичных - 0,4-0,6 %, чернозёмов обыкновенных до 1,0 %.

Мониторинг почвенного покрова регулярно проводится также на  сортоиспытательных участках. Периодически (через 5 лет) велись наблюдения мест маршрута почвенных исследований В. В. Докучаева. В 2007 году проведены почвенные исследования на целине в заповеднике Ямская степь и рядом расположенной пашне.

Исследования показали, что содержание гумуса в черноземе типичном на целинном участке заповедника Ямская степь по сравнению с пашней выше на 3,5 %. Содержание гумуса в черноземах за более, чем столетний период времени в сопоставлении с данными В. В. Докучаева понизилось в гумусовом горизонте (глубина до 60-70 см) на 0,77-2,21 % и составляет в настоящее время 3,09-4,30 %.

Нами проведены расчеты баланса гумуса и элементов питания в почвах пашни Белгородской области за 2006-2008 годы. Выявлен отрицательный  баланс - 650 кг по гумусу, 36 по азоту, 54 - калию, 70 кг/га д.в. - фосфору.

Для создания бездефицитного баланса гумуса необходимо вносить ежегодно не менее 6,5 т/га подстилочного навоза, а вносится около 2 т/га.

Произошло подкисление черноземов в лесостепной зоне. рН уменьшилась с 6,1-6,7 до 5,8-6,0, а величина гидролитической кислотности увеличилась с 2,0-2,8 до 3,0-3,3 мгэкв на 100 г почвы. Сумма поглощенных оснований в черноземах лесостепной зоны снижена в связи с их подкислением на 3-4 мгэкв. В степной зоне наблюдается окарбоначивание почвенного профиля и рост суммы поглощенных оснований. Она возросла с 36,1 в 1960 году до 38,5 мгэкв на 100 г почвы в 2002 году. Здесь происходит подщелачивание почвенного раствора.

При распашке черноземов заметно разрушается агрономически ценная комковато-зернистая структура пахотного слоя. Так, содержание комковато-зернистой структуры при организации Уразовского сортоиспытательного участка в 1960 году составляло 70-75 %, глыбистой 15-20 %, пылеватой 4,0-5,0 %. Содержание агрономически ценной структуры в 2002 году снизилось до 60-65,5 %, пылеватой возросло до 7 %, а глыбистой - до 30 %. Коэффициент структурности из-за этого снизился на 0,9 единиц. Его величина на целинном участке составляет 4,5, а рядом на пашне - 2,8. В связи с разрушением структуры, увеличением в структурно-агрегатном составе частиц пылеватой и глыбистой фракций, использованием на пашне тяжелой техники происходит уплотнение, слитизация пахотного слоя. Плотность на целине в верхнем слое почвы колеблется в пределах близких к 1,0 г/см3, а на пашне она заметно выше - 1,25-1,31 г/см3.

2. 5. Типизация земель и оценка почв

2.5.1. Типизация земель. С целью воспроизводства плодородия почв и роста продуктивности сельскохозяйственного производства нами разработана типизация земель для территории Белгородской области. Было выделено 5 классов земель: плакорные, склоновые, террасовые, зандрово-террасовые и пойменные, включающих 14 типов земель. Для каждого типа земель разработаны основные мероприятия по повышению плодородия почв и урожайности культур.

2.5.2. Качественная и кадастровая оценка. Для сельскохозяйственных угодий Белгородской области нами выделено 52 оценочные группы, установлены их площади и определено их качество (бонитет).

Наибольший  качественный балл (84-97) имеют черноземы типичные, выщелоченные, обыкновенные среднегумусные легкоглинистые и тяжелосуглинистые несмытые и слабосмытые, занимающие 259,7 тыс. га или 13,5 % площади сельскохозяйственных угодий. Близки к ним по качественной оценке (73-83 баллов) наиболее распространенные малогумусные разновидности этих почв, а также черноземно-луговые и лугово-черноземные легкоглинистые и тяжелосуглинистые почвы. У средне- и сильносмытых почв, почв лёгкого гранулометрического состава (супесчаных и песчаных) бонитет резко снижается и колеблется в пределах 35-55 баллов.

Для расчета кадастровой оценки земель сельскохозяйственных угодий области, нами, совместно с проектной организацией Белгородземпроект, учитывались показатели качественной оценки почв. Составлена карта кадастровой стоимости одного гектара сельскохозяйственных угодий, в которой вся территория области разделена на площади с низкой кадастровой оценкой одного гектара, равной 13-19 тыс. руб., средней - 19-25 и высокой - 25-31 тыс. руб.

2.5.3. Агроэкологическая оценка почв. Работы по агроэкологической оценке почвенного покрова Белгородской области выполнены автором на основе следующих материалов: почвенной карты, карты эрозии и агроландшафтов, почвенно-эрозионного районирования, кислотности, содержания гумуса, подвижных форм фосфора и калия, тяжёлых металлов и др.

На карте агроэкологического состояния почвенного покрова выделены территории с агрономически неблагоприятными признаками и свойствами почв, резко снижающими их плодородие и экологическое состояние.

Сравнительно благополучных в агрономическом отношении почв на территории области находится всего 33,1 %. Здесь эродированные почвы занимают менее 40 % общей площади. Среди них преобладают несмытые и слабосмытые виды, содержащие более 4 % гумуса, подвижного фосфора и обменного калия соответственно больше 100 и 80 мг/кг почвы, имеющие кислотность близкую к нейтральной или нейтральную (рН 5,5-7,0).

В области находится 34,1 % земель с эродированностью покрова 40-60 % площади, где наряду со слабосмытыми большие площади (10-15 %) занимают средне- и сильносмытые почвы. В структуре почвенного покрова этой группы большой удельный вес занимают серые лесные почвы, наиболее подверженные эрозии.

Площадь почв с низким содержанием гумуса (менее 4 %) на территории области составляет 19,8 %. Они приурочены к районам более интенсивного развития эрозии и формирования серых лесных, карбонатных, меловых, супесчаных и песчаных почв.

В северо-западной и центральной частях области, где залегают серые лесные почвы, чернозёмы оподзоленные и выщелоченные около 40 % площади почв с кислой реакцией (рН менее 5,5). В юго-восточных районах, где большое распространение получили черноземы обыкновенные, карбонатные и карбонатно-меловые почвы, почв с кислой реакцией практически нет.

Почвы с пониженным содержанием обменного калия занимают 15,3 % площади. Основные их массивы распложены в местах, где залегают почвы лёгкого гранулометрического состава.

Площади почв с пониженным содержанием подвижного фосфора составляют 39,5 %. Это в основном черноземы с повышенным содержанием карбонатных солей, занимающие юго-восточную часть области.

В пределах области наблюдается чёткая закономерность повышения содержания валовых форм тяжёлых металлов в направлении с северо-запада (лесостепная зона) на юго-восток (степная зона). По содержанию данных элементов черноземы имеют следующий нисходящий ряд: обыкновенныеЦтипичныеЦвыщелоченные - оподзоленные. В области не выявлено пахотных почв, содержащих цинк, марганец, медь, кадмий и свинец в величинах, превышающих предельно допустимые их концентрации.

3. Красная книга почв

По разработанной структуре Красной книги почв выделено три крупных блока почвенных эталонов: первый и второй блоки - это эталонные и редкие почвы под естественной растительностью, а в третий блок вошли почвы, освоенные в сельскохозяйственном производстве (рис. 3). При составлении Красной книги почв было проведено морфологическое описание, отобраны и проанализированы образцы, сделаны цветные фотографии местности  и почвенных профилей.

Рис. 3. Почвенные эталоны Красной книги почв Белгородской области

3.1. Эталонные почвы. Для обоснования зональных эталонных почв выбраны имеющиеся охраняемые территории: заповедники, заказники, памятники природы, парки.

В эту группу включены зональные, местные и комплексные почвы. Зональные почвы являются основными по площади распространения. В лесостепной почвенной зоне - это черноземы типичные и выщелоченные мало- и среднегумусные, а в степной зоне - чернозёмы обыкновенные среднегумусные.

  Местные эталоны почв представлены почвами, характерными для территории области и отличающиеся по строению и свойствам, обусловленными факторами почвообразования. В их состав входят карбонатные и солонцеватые разновидности черноземов типичных и обыкновенных, балочные черноземы, черноземно-луговые и пойменные луговые карбонатные разной степени оглеения почвы.

Комплексные эталонные почвы на территории области встречаются не часто и представлены почвенными комбинациями. Компонентами их  являются контрастно отличительные по агрономическим свойствам почвы (черноземные солонцы, солоди и болотные почвы). 

3.2. Редкие почвы. Они включают уникальные, редкие для территории России, редкие на территории области и исчезающие почвы.

Уникальные почвы представлены погребенными под искусственными насыпями (III-V н.э.), а также новообразованными почвами археологических и исторических памятников. На оборонительном валу засечной Белгородской черты XVII века на поверхности вала скифских времён под развалинами городищ VIII-X вв. н. э. выявлены новообразованные чернозёмовидные выщелоченные, оподзоленные, дерново-карбонатные почвы.

Редкие почвы области имеют незначительное по площади распространение, различие материнских пород, своеобразие процессов почвообразования по сравнению с зональными почвами. Сюда отнесены почвы тяжелого гранулометрического состава лугово-черноземные реликтовые, карбонатные, оподзоленные почвы; реградированные черноземы, серые лесные, пойменные луговые почвы разного уровня оглеения; супесчаные и песчаные черноземы выщелоченные, серые, темно-серые лесные и черноземно-луговые почвы.

Исчезающие почвы на территории области представлены перегнойно-карбонатными лесными почвами на элювии мела, чернозёмами выщелоченными, типичными мощными и тучными тяжелосуглинистыми на лессовидных породах (фото 1).

3.3. Освоенные почвы. К освоенным почвам землепользований с высокой культурой земледелия отнесены государственные сортоиспытательные участки, опытно-производственные хозяйства, опытные поля научно-исследовательских институтов, учебных учреждений и землепользований с высоким плодородием почв.

4. Влияние агротехнических приёмов на воспроизводство плодородия чернозёмов

4.1. Гумусное состояние почвы. Наши исследования показали, что за три ротации зернотравяного севооборота, где многолетние травы занимают 40 % площади, независимо от удобрений и способов обработки почвы наблюдается положительный баланс гумуса (рис. 4). Содержание его в слое почвы 0-30 см увеличилось в среднем на 0,52  абсолютных процента, при исходном содержании

Разрез №6

А, Б - ландшафт местности; В - профиль почвы (слева - зачищенный, справа - препарированный);

Г - структура почвы.

Фото 1. Чернозём типичный мощный тучный тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке

5,21%. Существенный прирост содержания гумуса получен на варианте с абсолютным контролем. Увеличение здесь составило 0,54 %. На фоне минеральных удобрений в этом севообороте содержание гумуса увеличивалось на 0,44 %, а при внесении навоза на 0,66 %.

В пропашных севооборотах содержание гумуса снизилось как на вариантах без удобрений, так и с внесением одних минеральных удобрений на 0,23-0,43%.

Наибольшее снижение данного показателя произошло в зернопаропропашном севообороте по вспашке. Лишь внесение органических или совместное органических и минеральных удобрений стабилизирует и повышает содержание гумуса в почве. При внесении 8 т навоза на гектар севооборотной площади происходит увеличение содержания гумуса до 0,20 %. Внесение 16 т/га навоза увеличивает содержание гумуса до 0,44 % Наибольшие величины отмечены при безотвальной и минимальной обработках почвы.

За 15 летний период действия агроприёмов произошли заметные изменения во фракционно-групповом составе гумуса. Так, содержание углерода гумусовых веществ в слое почвы 0-30 см составляло до начала эксперимента в среднем 3,3%. После трех ротаций севооборотов лишь на контроле и при внесении минеральных удобрений содержание органического углерода в почве под зернотравяным севооборотом практически осталось на прежнем уровне. При внесении органических и органо-минеральных удобрений произошло увеличение углерода в среднем на 0,09 абсолютных процента. Содержание гуминовых кислот в почве при разных способах обработки в пахотном слое увеличилось с 40,5-45,1 % в 1987 г до 45,5-47,9 % в 2002 г.

  Увеличение содержания гумуса в почве зернотравяного севооборота подтверждает положительную роль многолетних бобовых трав в его образовании, повышении плодородия почвы. По нашим данным, в слое почвы 0-50 см при урожае сена 60-90 ц/га остаётся 40-60 ц легкоразлагающихся растительных остатков, активно способствующих процессу гумификации. В пропашных севооборотах процессы минерализации гумуса почвы преобладают над процессами гумификации, что особенно выражено при малом внесении  органических удобрений. В составе гумуса в севообороте с использованием многолетних трав при внесении органических и органо-минеральных удобрений в верхнем слое почвы возросла доля группы гуминовых кислот на 3-5 %. В пропашных севооборотах возрастает содержание группы фульвокислот, что приводит к подкислению почвенного раствора. Можно заключить, что природа гумусовых веществ изменяется при внесении минеральных удобрений на фоне мелкой обработки в сторону фульватизации.

4.2. Питательный режим почвы

Содержание питательных веществ изучали по слоям почвы 0-30, 30-50, 50-100 см весной в начале вегетации озимой пшеницы в конце третьей ротации севооборотов. Содержание нитратного азота в почве верхнего слоя (0-30 см) на вариантах опыта было в основном низкое (менее 20 мг/кг почвы). Среднее содержание нитратного азота наблюдалось только в зернотравяном севообороте при внесении на гектар севооборотной площади двойных доз минеральных удобрений (N84-124P124K124) на фоне 8 и 16 т навоза. На вариантах опыта без внесения удобрений (контроль) содержание нитратного азота в верхнем слое почвы колебалось в пределах 6,1 - 10,3 мг/кг с наибольшими величинами в зернотравяном севообороте. При одинарной дозе внесения минеральных удобрений (N42-62P62K62) содержание нитратного азота увеличивалось на 30-35 %, а при двойной дозе до 70-80 %.

При внесении органических удобрений (навоза) в дозе 8 и 16 т/га севооборотной площади содержание нитратного азота в почве повышается на 5-10 %.

Заметно повышает содержание нитратного азота в почве совместное внесение минеральных и органических удобрений. Оно возрастает, примерно, в 1,5-2,5 раза, доводя эту величину до 18,3-24,8 мг/кг почвы. Кроме того, чётко прослеживается закономерность, что в начале вегетации озимой пшеницы основная часть минерального азота (80-90 %) локализуется в слоях 0-30 и 50-100 см, что и подтверждают исследования ряда учёных (Минеев, 1990; Лукин, 1999, 2005; Лукин, Уваров, 2006 и др.).

Нитратного азота накапливается во всём метровом слое почвы в зернотравяном севообороте на 25-35 % больше, чем в зернопаропропашном севообороте. Это объясняется тем, что содержание нитратного азота во многом определяется потенциальной возможностью предшественника озимой пшеницы. Так, в зернотравяном севообороте после многолетних бобовых трав (эспарцета) в почве накапливается значительное количество симбиотического азота, входящего в состав корневых и пожнивных остатков.

Содержание подвижного фосфора в почве перед закладкой опыта составляло в слое 0-10 см 56,1-66,2 мг, в слое 0-30 см - 52,2-57,8 мг/кг. За три ротации севооборотов на абсолютном контроле содержание подвижного фосфора в слое почвы 0-30 см уменьшилось на 2,6-5,5 мг/кг, или на 5-10 % (рис. 5).

Внесение удобрений резко повышает содержание подвижного фосфора в почве. От внесения органических удобрений (навоза) содержание увеличилось на 40-60 %, минеральных - 103-240 %, а органо-минеральных до 220-290 %. Более высокие показатели содержания элементов питания получены в верхних слоях пахотного горизонта в пропашных севооборотах при безотвальной и минимальной обработках почвы.

В начале проведения опыта содержание обменного калия в слое почвы 0-30 см находилось в пределах 98,0 - 105,4 мг/кг почвы, что можно отнести к повышенной обеспеченности растений данным элементом питания. Спустя 15 лет в почве опыта содержание обменного калия на контроле в слое 0-30 см по отношению к исходным показателям уменьшилось на 6,9-17,1 мг/кг, или 8-15 %. При этом наибольшее снижение произошло в пропашных севооборотах и по вспашке. Внесение минеральных удобрений в одинарной дозе (по N42-62P62K62 кг д.в. на 1 га севооборотной площади) увеличило содержание обменного калия на 15-25 %, а двойной дозы на 45-55 %.

При внесении навоза содержание обменного калия в пахотном слое повысилось на 9-17 %. Однако наибольшее увеличение содержание обменного калия в почве произошло при совместном внесении органических и минеральных удобрений (на 52-63 %).

По результатам полевого опыта в пятипольных севооборотах простое воспроизводство плодородия почвы достигается при внесении на 1 га севооборотной площади N42-62P62K62 на фоне 8 т навоза, а расширенное воспроизводство - при удвоении этих доз. Зернотравяные севообороты и особенно при минимальной обработке в сравнении с пропашными севооборотами больше способствовали росту плодородия почвы.

4.3. Кислотность почвы. В настоящее время в регионе остро ощущается проблема подкисления чернозёмов. В Белгородской области постоянно увеличиваются площади кислых почв. Если в 1976-1980 г.г. площадь кислых почв составляла 22,8 %, в том числе средне- и сильнокислых 1,5 %, то в 2004-2008 гг кислых почв пашни стало около 42 %, из них средне- и сильнокислых уже 9 %. Практически каждый третий гектар пашни нуждается в химической мелиорации, т.е. известковании.

Заметное влияние на величину кислотности оказали виды севооборотов и удобрения, в меньшей степени способы обработки почвы.

Зернотравяной севооборот способствовал снижению кислотности. В то же время минеральные удобрения в этом севообороте замедлили процесс снижения кислотности. Так, без удобрений гидролитическая кислотность за 15 лет снизилась на 20-25 %, а при внесении минеральных удобрений всего лишь на 9-12 % (рис. 6). Органические удобрения в наибольшей степени способствовали снижению кислотности почвы, под влиянием которых она уменьшилась на 25Ц30 %. В органо-минеральной системе удобрения потенциальная кислотность уменьшилась на 0,49-1,03 мгэкв. Наибольшие показатели отмечены при минимальной обработке почвы.

В пропашных севооборотах, особенно в зернопаропропашном, наблюдается увеличение гидролитической кислотности на 0,51-0,73 мгэкв. без удобрений и на 0,90-1,36 мгэкв./100 г почвы или 25-40 % с внесением минеральных удобрений. Внесение навоза в дозе 8 т/га севооборотной площади стабилизирует кислотность почвы, а при дозе 16 т/га заметно снижает её на 0,51-1,01 мгэкв.

  5.4. Агрофизические свойства почвы. Исследования показали, что коэффициент структурности в зернотравяном севообороте в верхнем слое почвы составил 3,4-4,2, что заметно выше, чем в пропашных севооборотах - 2,9-3,3 с большими показателями при минимальной обработке почвы Лучше оструктуривается почва при внесении органических и органо-минеральных удобрений в зернотравяном севообороте и меньше в пропашных севооборотах.

В подпахотном слое почвы (30-40 см), где не было воздействия обработок, содержится больше агрегатов комковато-зернистой структуры, о чем и свидетельствует величина коэффициента структурности, равная 5,6-5,9 ед.

Спустя 15 лет проведения опытов на вариантах без удобрений произошло уплотнение верхнего слоя почвы на 0,11 г/см3. Оно особенно заметно в зернотравном севообороте при минимальной обработке почвы, причём не в обрабатываемом слое, а на глубине 20-30 см. Величина плотности здесь достигла 1,36 г/см3. В пропашных севооборотах плотность почвы увеличилась меньше.

При внесении удобрений, особенно органических и органо-минеральных происходит разуплотнение пахотного горизонта на 0,02-0,19 г/см3. Безотвальная обработка также снижает плотность, но только на фоне навоза 16 т/га. В слое почвы 0-10 см она составила 1,04 г/см3 в зернотравяном севообороте и 1,09 г/см3 в зернопропашном.

В подпахотном слое (30-40 см) почвы, где преобладают агрегаты с агрономически ценной комковато-зернистой структурой, плотность достигает оптимальной величины - 1,14-1,20 г/см3. 

5. Эффективность приёмов воспроизводства почвенного плодородия

5.1. Урожайность озимой пшеницы. Урожайность озимой пшеницы на вариантах опыта без удобрений при гидротермическом коэффициенте меньше 1,0 (неблагоприятные погодные условия) в зернотравяном севообороте колебалась в пределах 1,96-2,13 т/га, а в зернопропашном - 2,02-2,06 т/га. Заметно большая урожайность была в зернопаропропашном севообороте, которая изменялась в пределах 2,66 - 2,74 т/га. При благоприятных погодных условиях (ГТК 1,0-1,4), по сравнению с неблагоприятными, урожайность озимой пшеницы возрастает на 40-65 %, а в особо благоприятных погодных условиях (ГТК>1,4) - до 115 %. Существенной разницы в величине урожайности озимой пшеницы по способам обработки почв при одинаковых погодных условиях не прослеживается (рис. 7).

От внесения одной дозы минеральных удобрений (NPK)60 и подкормки (N30) при неблагоприятных погодных условиях получена урожайность озимой пшеницы в зернотравяном севообороте порядка 3,4-3,6 т/га, зернопропашном - 3,1-3,5 т/га и зернопаропропашном - 3,8-4,0 т/га. При благоприятных погодных условиях урожайность озимой пшеницы выросла на 20-35 %, а в особо благоприятных погодных условиях - на 50-70 %, при этом с наибольшими показателями в зернопаропропашном севообороте. Независимо от погодных условий удобрения повышают продуктивность озимой пшеницы примерно на 25-60 %. Наибольшие величины урожаев приходятся на особо благоприятные годы. Внесение двойных доз минеральных удобрений по сравнению с одинарными повысило урожайность озимой пшеницы лишь на 5-17%. Причина неадекватного роста урожайности при удвоении доз удобрений заключается в полегании посевов на этих вариантах опыта и больших потерях зерна при уборке.

  Последействие от внесения органических удобрений в дозах 40 и 80 т/га повысило урожайность озимой пшеницы по сравнению с контролем на 5-15 %. Совместное внесение минеральных и органических удобрений особенно эффективно сказывается на урожайности озимой пшеницы.

Внесение одинарных доз минеральных удобрений (N90P60K60) на фоне последействия 40 т/га навоза в севооборотах при ГТК меньше 1,0 получена урожайность озимой пшеницы в пределах 3,3-4,4 т/га, при ГТК 1,0-1,4 выше на 36-54 %, ГТК более 1,4 на 57-72 %. При совместном внесении двойных доз минеральных и органических удобрений урожайность озимой пшеницы при неблагоприятных погодных условиях была практически одинаковой, а в благоприятные и особо благоприятные годы возрастала незначительно - на 5-10 %. Наиболее высокие величины урожайности озимой пшеницы (6,1-6,4 т/га) получены в зернопаропропашном севообороте при особо благоприятных погодных условиях.

5.2. Урожайность сахарной свеклы. За 20 лет проведения опытов с сахарной свёклой количество лет с неблагоприятными и особо благоприятными погодными условиями было по 25 % лет, а с благоприятными - 50 %, что означает, каждый 4-й год является неблагоприятным для возделывания сахарной свёклы.

Данные свидетельствуют, что величина урожайности сахарной свёклы сильно зависит от применяемых агроприёмов и складывающихся погодных условий. Урожайность культуры при ГТК меньше 1,0 на вариантах опыта без удобрений в зависимости от способов обработки почв варьировала в зернотравяном севообороте

в пределах 14,8-18,4 т/га, зернопропашном примерно на 10 % ниже, а в зернопаропропашном севообороте на эту величину выше. При благоприятных погодных условиях (ГТК 1,0-1,25) по сравнению с неблагоприятными урожайность сахарной свёклы возрастала на 27-52 %, а в особо благоприятные годы (ГТК>1,25) - до 77 %.

С внесением минеральных удобрений урожайность резко возрастает и существенно зависит от погодных условий, видов севооборотов и способов обработки почв. При внесении одной дозы минеральных удобрений [(NPK)90 кг д.в. на гектар площади] урожайность сахарной свёклы при неблагоприятных погодных условиях составила в зернотравяном севообороте 25,9-27,7 т/га, зернопропашном 25,2 - 26,9 т/га и зернопаропропашном 28,3-33,0 т/га. При благоприятных погодных условиях в сравнении с неблагоприятными урожайность культуры увеличилась на 17-41 %, а в особо благоприятных погодных условиях - на 38-63 %. Внесение двойных доз минеральных удобрений по сравнению с одинарными повысило урожайность сахарной свёклы на 13-21 %.

Внесение навоза непосредственно под сахарную свёклу в дозах 40 и 80 т/га повысило урожайность свёклы по отношению к контрольным вариантам опыта на 12-29 %. Высокая урожайность сахарной свёклы в севооборотах достигнута при совместном внесении минеральных и органических удобрений в почву. Внесение одинарных доз минеральных удобрений на фоне 40 т/га навоза при ГТК < 1,0 способствовало получению урожайности свёклы 27,7-34,5 т/га. При увеличении ГТК с 1,0 до 1,25 урожайность доходила до 35,5 - 41,1 т/га, а при дальнейшем увеличении ГТК она возрастала ещё больше - до 41,6 - 56,8 т/га. При совместном внесении двойных доз минеральных и органических удобрений урожайность свёклы в сравнении с одинарными дозами возрастала на 15-20 %. С увеличением доз вносимых удобрений разница в урожайности сахарной свёклы по способам обработки почв нивелировалась. Наибольшая урожайность корнеплодов (56,8 т/га) достигнута в зернопаропропашном севообороте при вспашке в особо благоприятных погодных условиях.

На урожайность сахарной свёклы влияет в большей степени применение органо-минеральных удобрений на фоне вспашки. Коэффициенты корреляции в этом случае указывают на меньшую зависимость урожайности от погодных условий. Это свидетельствует о том, что, во-первых, сахарная свёкла высоко отзывчива на внесение повышенных доз удобрений, которые эффективнее реализуются на фоне вспашки, а, во-вторых, длительное применение данных агротехнологий способствует повышению плодородия почвы, что в определённой степени нивелирует воздействие различных погодных условий на урожайность культуры. Отсюда вытекает важное заключение, что по мере повышения плодородия почвы урожай культур менее зависит от экстремальных погодных условий.

5.3. Продуктивность севооборотов

Проведён расчёт продуктивности севооборотов. Данные показывают, что на вариантах опыта без удобрений продуктивность севооборотов колеблется от 3,28 до 3,76 т/га зерновых единиц с большей величиной в зернопаропропашном севообороте (рис. 8).

Внесение минеральных удобрений существенно повысило продуктивность севооборотов. Так, при одинарной дозе минеральных удобрений (N42-62P62K62 на 1 га севооборотной площади) продуктивность возрастает до 30-35%, а двойных дозах - до 47-51 %. Пропашные севообороты по сравнению с зернотравяным севооборотом имели большую продуктивность на 0,7-0,9 т/га зерновых единиц, что соответствует 16-18 %.

Внесение органических удобрений (8 и 16 т/га севооборотной площади) повышало продуктивность севооборотов на 14-21 %. Наибольшая продуктивность севооборотов получена при совместном внесении минеральных и органических удобрений. По сравнению с контролем она увеличилась на 56-88 %. Максимальная продуктивность (6,42 т/га зерн. ед.) была зафиксирована в зернопропашном севообороте.

Способы обработки почв заметного влияния на продуктивность севооборотов не оказали.

5.3. Экономическая эффективность агроприемов возделывания культур.

Высокая рентабельность (137 %) при возделывании пшеницы с наибольшим чистым доходом (6235 руб/га) получена в зернопаропропашном севообороте при внесении N90P60K60 и минимальной обработке почвы.

На экономические показатели влияет полегание посевов, которое усиливается при внесении двойных доз минеральных удобрений (N180P120K120) на фоне последействия навоза. Полегание озимой пшеницы часто проявляется на 15-25 % посевной площади, что вызывает потери урожая при уборке.

Таким образом, чтобы получать высокие и стабильные урожаи озимой пшеницы порядка 4,5-5,0 т/га с чистым доходом в пределах 6000 руб/га и наименьшей себестоимостью продукции (1,05 руб./кг), необходимо размещать её в зернопаропропашном севообороте. В качестве основной обработки почвы проводить минимальную, а минеральные удобрения вносить в дозе N90P60K60 кг д.в./га.

Наиболее высокий уровень рентабельности при возделывании сахарной свеклы нами был получен в зернопаропропашном севообороте на варианте внесения (NPK)90+80 т/га навоза и составил 123 % по вспашке, 114 - по безотвальной обработке и 106 % - по минимальной обработке почвы. Наименьшая величина рентабельности получена на варианте опыта без внесения удобрений. Так, в зернопаропропашном севообороте рентабельность составила по вспашке 87 %, безотвальной обработке 86, а минимальной обработке 81 %. При внесении органических и органо-минеральных удобрений данный показатель увеличивается на 13-36 % по вспашке, меньше при безотвальной и минимальной обработкам. Внесение двойной дозы минеральных удобрений в сравнении с одинарной снижает рентабельность: по вспашке на 34 %, безотвальной - 21, а по минимальной на 16 %.

5.4.  Биоэнергетическая эффективность агроприемов возделывания культур.

Биоэнергетический коэффициент зависит от видов севооборотов, способов основной обработки почвы и удобрений. Его величина при возделывании озимой пшеницы снижается в зернотравяном севообороте по вспашке без удобрений до 5,7, а по безотвальной и минимальной обработкам почвы возрастает с 6,0 до 6,4. На варианте внесения удобрений в дозе (NPK)60 отмечена наибольшая величина энергетического коэффициента в зернопаропропашном севообороте. По безотвальной и минимальной обработкам почвы он составил 7,0 и 7,2, а по вспашке этот показатель снизился до 6,6. Отмечена закономерность увеличения биоэнергетического коэффициента по всем севооборотам по безотвальной и минимальной обработкам почвы.

При внесении двойных доз минеральных удобрений (NPK)120 биоэнергетический коэффициент снижается на 15-30 % по сравнению с контролем и внесением дозы (NPK)60. В органо-минеральной системе удобрения зернопропашного севооборота биоэнергетический коэффициент был ниже в сравнении с контролем, примерно, на 10 %. На вариантах опыта (NPK)120 + последействие 80 т/га навоза прослеживается снижение биоэнергетического коэффициента по обработкам почв на 23-26 %. В зернопаропропашном севообороте величина биоэнергетического коэффициента снизилась на большую величину - 34-40 %. Снижение данного коэффициента на этих вариантах вызвано большими общими затратами совокупной энергии на производство зерна озимой пшеницы.

Биоэнергетический коэффициент возделывания сахарной свеклы на контроле по вспашке составляет 5,1Ц5,2. По другим способам обработки данный показатель был равен 5,4Ц5,6. При увеличении затрат, связанных с внесением минеральных удобрений, энергетический коэффициент по вспашке снижался с 4,2 до 3,0, а  по безотвальной и минимальной обработкам с 4,4 до 3,3.

Таким образом, наиболее биоэнергетически и экономически эффективным агроприёмом при возделывании сахарной свёклы является вспашка с внесением удобрений в дозе (NPK)90  на фоне навоза 80 т/га. В этом случае  энергетический коэффициент колеблется в пределах 3,6-4,7, а чистый доход составляет 23922 руб/га, рентабельность 123 %, а себестоимость сахара 6,7 руб/кг.

ВЫВОДЫ

1. Почвенный покров Центрально-Чернозёмного региона на 70,7 % представлен чернозёмами, занимающими 10486,5 тыс. га, среди которых в лесостепи преобладают выщелоченные (29,9 %) и типичные (26,1 %), а в степной зоне - обыкновенные (9,9 %). Лесные оподзоленные почвы составляют всего - 9,3 %. Значительные площади (8,0 %) занимают почвы овражно-балочного комплекса. Меньше встречаются лугово-чернозёмные (4,5 %) и пойменные луговые (4,9 %) почвы.
2. Характерными морфологическими признаками чернозёмов являются - мощный почвенный профиль (120-150 см), глубокий гумусовый горизонт  (60-90 см), тёмно-серая, почти чёрная окраска перегнойно-аккумулятивного горизонта. Они имеют комковато-зернистую структуру, слабо уплотнённое, тонкопористое сложение (1,10-1,30 г/см3), прослеживаются видимые формы карбонатных солей (плесень, псевдомицелий), кротовинность, почвенные горизонты постепенно переходят один в другой.

Для серых лесных почв характерна резкая дифференциация почвенного профиля на элювиальный (20-40 см) и иллювиальный (40-70 см) горизонты, плотность сложения которого доходит до 1,45-1,70 г/см3, обилие кремнезёмистой присыпки, ореховатость структуры, выщелачивание солей, миграция гумусовых веществ по профилю почвы, лессиваж и оглинивание.

3. Химический состав чернозёмов наиболее благоприятен для роста и развития сельскохозяйственных культур. Они имеют в верхнем слое высокое  содержание гумуса (6,2-7,5 %), нейтральную или близкую к ней реакцию почвенной среды (рНсол 6,3-6,8), низкую  гидролитическую кислотность (1,5-2,8 мгэкв. на 100 г почвы). Сумма поглощённых оснований черноземов высокая (35-45 мгэкв), а степень насыщенности основаниями составляет 91-96 %. В валовом химическом составе преобладает кремнезём (70-72 %).

Менее плодородными являются серые лесные почвы, так как они имеют кислую реакцию среды (рНсол менее 5,5), высокую гидролитическую кислотность (3,3-4,6 мгэкв), низкое содержание гумуса (3,1-4,2 %). Они отличаются от чернозёмов меньшей суммой поглощённых оснований (27-30 мгэкв.), степенью насыщенности основаниями (82-88 %). В валовом составе имеется больше кремнезёма (72-75 %) и меньше полуторных окислов (16,0-20,0 %).

4. Структуры почвенного покрова ЦЧР представлены простыми и сложными комбинациями. Из простых доминируют двух - или трёхкомпонентные пятнистости и сочетания из неконтрастных почв. На плато водоразделов выражены такие почвенные процессы как оподзоливание, выщелачивание, окарбоначивание. На склонах проявляется эрозия, а в поймах рек - оглеение. Контрастные почвы (солонцы, солоди и др.) образуют комплексы. Сложные почвенные комбинации состоят из простых комбинаций и представлены лесными (12,3 %), чернозёмно-лесными (29,6 %) и типично-чернозёмными (58,1%) типами структур.
5. Одной из основных особенностей почвенного покрова является развитие эрозии. Она вызвана распространением склоновой части рельефа (52,6 % общей площади), его расчленённостью (1,0-1,5 км/км2), высокой распаханностью (около 64 %), слабой облесённостью (12 %), ливневым характером выпадения осадков. Почвенно-эрозионная группировка включает 5 групп почв, в которых площадь эродированных почв колеблется от 10 до 50 %, а коэффициент расчленённости от 0,5 до 1,5 км/км2 . Первая группа слабосмытых и слабозаовраженных почв охватывает 48,9 % площади региона, вторая - среднесмытых и среднезаовраженных почв - 31,3 %, третья - сильносмытых и среднезаовраженных почв - 12,9 %, четвёртая - очень сильносмытых и сильнозаовраженных почв - 3,1 % и пятая - развеваемых и слабозаовраженных почв - 1,6 %.
6. При почвенно-эрозионном районировании территории региона выделено 6 почвенно-эрозионных районов. Северо-западный район светло-серых и серых лесных почв среднего распространения смыва и слабой заовраженности занимает площадь 10,3 % территории региона. Северный район чернозёмов оподзоленных и выщелоченных слабого распространения смыва и слабой заовраженности располагает 25,1 % площади. Юго-восточный район серых и тёмно-серых лесных почв сильного распространения смыва и сильной заовраженности занимает всего 4,6 %. Центральный район чернозёмов выщелоченных и типичных, занимая 38,5 % территории, включает три подрайона с разной степенью эродированности. Южный район чернозёмов типичных, обыкновенных и южных состоит из двух подрайонов среднего и сильного распространения смыва и заовраженности, имея 16,8 % площади. Дефляционный район почв лёгкого гранулометрического состава, подверженных развеванию, занимает 4,6 % территории.
7. Мониторинг почвенного покрова свидетельствует, что за последние 30-40 лет площадь эродированных почв увеличилась на 5-9 %. Содержание гумуса снизилось на 0,4-0,9 абс. %. Снижается доля гуматного типа гумуса, в составе гумуса возрастает количество фульвокислот. Площади кислых почв возросли на 10-15 %. Плотность верхнего слоя пашни в сравнении с целиной увеличилась на 25-30 %, а коэффициент структурности уменьшился в 1,5-2 раза.
8. С целью рационального использования почвенного покрова проведена типизация земель на примере Белгородской области. Выделено  пять классов земель - плакорные, склоновые эрозионные, террасовые, зандрово-террасовые дефляционные и пойменные, в которые входят 14 типов земель. Плакорный класс земель (29,2 %) включает 3 типа: чернозёмные, чернозёмно-солонцеватые и лесные. Склоновый эрозионный класс земель (62,8 %) состоит из 6 типов: чернозёмные эрозионноопасные и слабосмытые, чернозёмно-солонцеватые эрозионноопасные и слабосмытые, лесные эрозионноопасные и слабосмытые, чернозёмно-лесные средне-и сильносмытые, чернозёмно-меловые смытые и балочные смыто-намытые. Террасовый класс земель (1,3 %) имеет один тип - лугово-чернозёмные; зандрово-террасовый дефляционный класс (1,9 %) представлен также одним типом - чернозёмами и лесными почвами лёгкого гранулометрического состава, подверженных развеванию. Пойменный класс земель (4,8 %) состоит из 3-х типов: луговые, лугово-болотные и болотные. Для каждого класса и типа земель составлены рекомендации по сохранению и повышению почвенного плодородия.
9. Почвы региона имеют различную качественную и кадастровую оценку. На примере почвенного покрова Белгородской области показано, что наиболее высокий качественный балл сельскохозяйственных угодий (84-97) имеют чернозёмы типичные, выщелоченные и обыкновенные среднегумусные тяжелосуглинистые и легкоглинистые. К почвам низкого качества отнесены средне - и сильносмытые почвы (51-67 балла), а также лёгкого гранулометрического состава (19-34 балла). Высокая кадастровая оценка 1 га сельскохозяйственных угодий области составила 25-31 тыс. рублей, ими занято 16,8 % площади. Наименьшую стоимость 1 га (13-18 тыс. рублей) имеют угодья на площади 40,9 %.

Агроэкологическая оценка почвенного покрова пашни Белгородской области показала, что площадь сравнительно безопасных в агрономическом отношении почв составляет 33,1 %. Почвы с высокой эродированностью (40-70 %) занимают 34,1 % площади. Почвы с кислой реакцией среды составляют 33,5 %, с низким содержанием подвижного фосфора - 39,5 %, гумуса - 19,8 %, обменного калия - 15,3 %.

10. Составленная структура Красной книги почв Белгородской области включает 3 блока. В блок эталонных почв включены зональные, местные и комплексные. Второй блок составляют редкие почвы (редкие для территории России, области, уникальные, исчезающие). Третий блок представлен почвами с высокой культурой земледелия.
11. В комплексе приёмов воспроизводства плодородия чернозёмов определяющее значение имеют севообороты, дозы и сочетания удобрений, способы основной обработки. Установлено, что положительное содержание гумуса в почве обеспечивается возделыванием культур в зернотравяном севообороте, где его увеличение составило за три ротации севооборотов 0,36 - 0,77 абс. процента. В пропашных севооборотах без удобрений или при внесении только минеральных удобрений содержание гумуса снизилось на 0,20 - 0,43 %. Здесь простое воспроизводство плодородия почвы достигается за счёт совместного внесения в одинарной дозе (NРК)42-62 минеральных удобрений с навозом (8 т/га). Двойные дозы данных удобрений обеспечивают расширенное воспроизводство. Наибольшие показатели содержания гумуса в почве получены при внесении органики на фоне минимальной обработки.
12. Минеральные удобрения повышают содержание основных элементов питания в почве. Так при внесении их в дозе N62Р62К62  кг/га севооборотной площади за три ротации в слое почвы 0-30 см содержание подвижного фосфора увеличивается на 59,2-89,5 мг, обменного калия на 15.4-28,9 мг/кг. Уменьшить кислотность чернозема типичного возможно за счет включения в севооборот многолетних трав и внесения навоза. За три ротации зернотравяного севооборота гидролитическая кислотность уменьшилась на 0,40-0,89 мгэкв. В пропашных севооборотах кислотность почв возрастает на фонах без удобрений и с внесением минеральных удобрений на 0,87-1,51 мгэкв. Агрофизические свойства почвы улучшаются в севообороте с подсевом трав, внесении органических или совместно минеральных и органических удобрений на фоне мелкой обработки почвы.

13. Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от агроприёмов их возделывания и в значительной степени от складывающихся погодных условий года. Урожайность озимой пшеницы возрастала при благоприятных погодных условиях (ГТК 1,0Ц1,4) по сравнению с неблагоприятными (ГТК <1,0) на 40-65 %. В особо благоприятных условиях (при ГТК >1,4) она увеличивалась до 115 %. Урожайность сахарной свёклы увеличилась в благоприятных погодных условиях на 27Ц52 %, а в особо благоприятных до 77 %. Значительно повышают урожайность культур удобрения. Наибольшая урожайность достигнута при совместном внесении минеральных и органических удобрений в особо благоприятных погодных условиях.

  Сравниваемые способы основной обработки почвы мало различаются между собой по урожайности культур. Разница в урожайности колеблется в пределах 3-5 %, а с увеличением доз вносимых удобрений она нивелируется.

14. Продуктивность севооборотов без внесения удобрений в почву изменялась в пределах 3,28-3,76 т/га зерн. ед. Большей продуктивностью выделялся зернопаропропашной севооборот. Продуктивность заметно увеличивалась при внесении удобрений. При одинарной дозе минеральных (N42-62P62K62 на 1 га) она возрастала до 30Ц35 %, а двойной - до 47-51 %. При внесении одних органических удобрений продуктивность повышалась на 14-21 %. Наибольшая продуктивность севооборотов (56Ц88 %) получена при совместном внесении минеральных и органических удобрений. В этом случае максимальная продуктивность (6,42 т/га зерн. ед.) была зафиксирована в зернопропашном севообороте при минимальной обработке почвы.

15. Расчет экономической эффективности агроприёмов показал, что для получения урожая озимой пшеницы порядка 4,5-5,0 т/га с чистым доходом в пределах 6 тыс руб/га и наименьшей себестоимостью продукции (1,05 руб./кг), лучше размещать её в зернопаропропашном севообороте. В качестве основной обработки почвы проводить минимальную, а минеральные удобрения вносить в дозе N90P60K60 кг д.в./га. При возделывании сахарной свёклы чистый доход около 24 тыс. руб/га получен в зернопаропропашном севообороте по вспашке и внесении удобрений в дозе (NPK)90 кг/га д.в. на фоне 80 т/га навоза. В этом случае рентабельность составляет 123 %, а себестоимость сахара равна 6,7 руб/кг. 
16. Наибольшая энергетическая эффективность при возделывании озимой пшеницы создаётся при мелкой обработке почвы и внесении удобрений в дозах (NPK)60+N30 кг/га д.в. в подкормку, а сахарной свёклы - по вспашке с внесением удобрений (NPK)90 кг/га д.в. на фоне 80 т/га навоза. При этом содержание энергии в полученном урожае в 4-7 раз превосходит её затраты на возделывание культур.

Предложения производству

1. Материалы по характеристике почв, структуре почвенного покрова, почвенно-эрозионному районированию, кадастровой и агроэкологической оценке сельскохозяйственных угодий необходимы для целей рационального использования, охраны и управления земельными ресурсами. В первую очередь их следует использовать при проектировании ландшафтных систем земледелия, разработке программ  воспроизводства плодородия почв, проведении мониторинга почвенного покрова и др.
2. С целью повышения информативности картографических материалов картирование почвенного покрова необходимо проводить с отображением его структуры, т. е. почвенных комбинаций - пятнистостей, сочетаний, комплексов.
3. При разработке ландшафтных систем земледелия и возделывании сельскохозяйственных культур учитывать не только крутизну склонов, но и их почвенный покров на уровне типизации земель. Многолетний опыт проведения почвенных исследований и мониторинга почвенного покрова региона убедительно свидетельствуют, что противоэрозионные мероприятия следует начинать проводить на склонах, превышающих крутизну 10. Сильносмытые почвы необходимо исключить из пашни и переводить в кормовые угодья, а на сильноразмытых склонах балок проводить облесение. 
4. Структура, характеристика эталонных, редких, уникальных и исчезающих почв, методика выполнения работ при составлении Красной книги почв Белгородской области послужат основой для разработки и составлении Красной книги почв Центрально-Чернозёмного региона.
5. Для расширенного воспроизводства плодородия чернозёмов (положительного баланса гумуса, элементов питания, снижения кислотности, оптимизации агрофизических свойств почвы и др.) в структуре посевных площадей специализированных севооборотов необходимо иметь многолетние бобовые травы. В пропашных севооборотах вносить органические удобрения (навоз) не менее 16 т/га, минеральные удобрения в дозе 100-180 кг/га д.в. в зависимости от биологических особенностей культуры.
6. С целью экономии средств, получения наибольшего чистого дохода и высокой рентабельности при возделывании озимой пшеницы с урожайностью 5,0-5,5 т/га необходима минимальная обработка почв и внесение удобрений  в дозах (NPK)60 при основном внесении и N30 кг/га д.в. в подкормку. Для получения урожайности  сахарной свёклы  50,0 - 60,0 т/га применять вспашку с внесением минеральных удобрений в дозе (NPK)90 на фоне 80 т/га навоза.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Соловиченко В. Д., Ахтырцев Б. П. Изменение запаса гумуса в лесостепных и степных почвах под влиянием земледельческого использования и водной эрозии. // Почвоведение, 1984. № 3.- С. 81-92.

2. Акулов П. Г., Азаров Б. Ф., Соловиченко В. Д. Продуктивность сахарной свеклы в зависимости от способа основной обработки почв. // Агрохимия. 1994. - № 2.- С. 23-26.

3. Лукин С. В., Азаров Б. Ф, Соловиченко В. Д. Энергетическая эффективность удобрений. // Сахарная свекла, 1995. № 9. - С. 10-11.

4. Соловиченко В. Д., Азаров В. Б. Многолетние бобовые травы повышают плодородие почв. // Земледелие, 1999, № 5. - С. 18-19.

5. Соловиченко В.Д., Азаров В. Б. Изменение свойств чернозема типичного под влиянием антропогенной нагрузки. // Агрохимический вестник. - М., 2002, № 5. - С. 23-28.

6. Соловиченко В. Д., Азаров В. Б., Котлярова О. Г. Акинчин А. В. Пищевой режим почвы при разных технологиях возделывания кукурузы на силос. // Агрохимический вестник. - М., 2002, № 5. - С. 23-25

7. Азаров В. Б., Слышенкова Л. Н., Соловиченко В. Д. Динамика содержания основных элементов питания под посевами ячменя. // Агрохимический вестник. - М., 2002. №5. - С. 33-37.

8. Соловиченко В. Д. Агроэкологическое состояние почвенного покрова Белгородской области. // Достижения науки и техники АПК, 2003, № 3.- С. 5-8.

9. Азаров В. Б., Акулов П. Г., Соловиченко В. Д., Азаров Б. Ф. Влияние типов севооборотов, способов основной обработки почв и уровней удобренности на содержание минерального азота в типичном черноземе. // Агрохимия, 2003. - № 3. - С 5-17.

10. Азаров В. Б., Акулов П. Г., Соловиченко В. Д., Азаров Б. Ф. Влияние удобрений, способов основной обработки почв и типа севооборота на динамику содержания обменного калия в черноземе типичном. // Агрохимия, 2003.- № 9. - С. 5-13.

11. Азаров В. Б., Акулов П. Г., Соловиченко В. Д., Азаров Б. Ф. Фосфатный режим чернозема типичного в зависимости от интенсивности его использования.// Агрохимия, 2003. - № 8. - С. 13-25.

12. Соловиченко В. Д., Тютюнов С. И. Влияние способов обработки почв на их плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур. // Достижения науки и техники АПК, 2004, № 5. - С. 22-24.

13. Соловиченко В. Д., Самыкин В. Н. Экономическая оценка технологий выращивания озимой пшеницы в юго-западной части ЦЧЗ // Достижения науки и техники АПК. 2006, №6.

14. Лукин С. В., Соловиченко В. Д. Гумусное состояние почв Белгородской области. // Достижения науки и техники. - М., № 6, 2006. - С. 5-8.

15. Уваров Г. И., Соловиченко В. Д. Реакция сахарной свеклы на приемы регулирования плотности черноземной почвы. // Сахарная свекла. 2006, № 7.

16. Соловиченко В. Д., Самыкин В. Н., Шаповалов Н. К. Действие удобрений на пищевой режим почв и продуктивность сахарной свеклы в условиях Белгородской области // Сахарная свекла, 2007. - С. 23-26.

17. Уваров Г. И., Журавлева Н. В., Соловиченко В. Д. Приемы повышения урожайности и качества корнеплодов сахарной свёклы в Белгородской области. // Сахарная свекла, 2007.ЦС.22-23.

18. Шелганов И. И., Доманов Н. М., Соловиченко В. Д. Защита почв невозможна без высокой культуры земледелия // Земледелие, 2008, №3.Ц С. 5-6.

19. Соловиченко В. Д., Азаров Б. Ф., Акулов П. Г. Вклад симбиотического азота бобовых в плодородие почв Центрального Черноземья // Достижения науки и техники АПК, №9, 2008. - С. 9-11.

20. Самыкин В. Н., Соловиченко В. Д. Экономические показатели различных способов возделывания сахарной свёклы // Сахарная свёкла, 2008, №6 - С. 14-17.

21. Уваров Г. И., Соловиченко В. Д. и др. Оценка технологии возделывания сахарной свёклы по степени засорённости посевов // Сахарная свёкла, 2008, №5 - С. 39-40.

22. Лукин С. В., Соловиченко В. Д. Результаты мониторинга плодородия почв государственного заповедника Белогорье // Достижения науки и техники АПК, №8, 2008. - С. 15-17.

23. Уваров Г. И., Соловиченко В. Д. Приёмы экономного расходования влаги сахарной свёклы в ЦЧР // Сахарная свёкла, 2008, №8 - С. 21-22

24. Уваров Г. И., Соловиченко В. Д. Внесение удобрений как приём эффективного водопотребления // Аграрная наука, 2008, №5.-С 21-23

25. Самыкин В. Н., Соловиченко В. Д. Экономическая эффективность возделывания кукурузы на зерно в Белгородской области //Земледелие, 2009, №3.- С 34-35.

26. Самыкин В. Н., Соловиченко В. Д. Влияние элементов агротехники на продуктивность и качество кукурузы на силос //Земледелие, 2009, №6.-С 29-31.

27. Шелганов И. И., Доманов Н. М., Соловиченко В. Д. Длительные стационарные опыты в решении проблемы повышения плодородия почв и продуктивности земледелия. // Земледелие, 2009, №7.- С. 16-18.

28. Уваров Г. И., Соловиченко В. Д. Азотный режим чернозёма типичного при возделывании культур в севообороте // Агрохимия, 2009, №4.-С 5-10.

29. Воронин А.Н., Соловиченко В.Д., Самыкин В.Н. Плодородие черноземов и продуктивность сахарной свеклы в результате антропогенеза // Плодородие.- №1.-2010.-С.34-35.

30. Самыкин В.Н., Соловиченко В.Д. Биоэнергетическая оценка агроприёмов возделывания сахарной свеклы в условиях Белгородской области // Сахарная свекла, 2010, №3.- С.20-23.

31. Самыкин В.Н., Соловиченко В.Д. Урожайность и биоэнергетическая оценка агроприёмов при возделывании кукурузы на зерно в зернопаропропашном севообороте в условиях Белгородской области // Достижения науки и техники АПК, 2010, №7.- С.27-28.

32. Воронин А.Н., Уваров Г.И., Соловиченко В.Д. Приёмы регулирования урожайности и качества ячменя в Белгородской области // Земледелие, 2010, №6.-С. 11-13.

Монографии:

33.Ахтырцев Б. П., Соловиченко В. Д. Почвенный покров Белгородской области: структура, районирование и рациональное использование. - Воронеж, 1984.- 265 с.

34. Соловиченко В. Д. Плодородие и рациональное использование почв Белгородской области. - Белгород, 2005. - 292 с.
35. Соловиченко В. Д., Лукин С. В., Лисецкий Ф. Н. Голеусов П. В. Красная книга почв Белгородской области. - Белгород, 2007. - 138 с.
36. Уваров Г. И., Соловиченко В. Д., Деградация и охрана почв Белгородской области - Белгород, 2010.-180 с.

Учебные и научно-производственые пособия:

37. Соловиченко В. Д. Государственный земельный кадастр Белгородской области. - Белгород, 1980. - 73 с.
38. Соловиченко В. Д., Поддубня Л. И., Пашков Ю. Н. Почвенная карта Белгородской области. - Саратов, 1981.
39. Соловиченко В. Д., Скуратов Н. С., Докучаева Л. М. Оценка агрохимических и мелиоративных показателей черноземов ЦЧО в условиях орошения. - Новочеркасск, 1988. - 37 с.
40. исецкий Ф. Н., Лукин С. В., Соловиченко В. Д. и др. // Атлас: природные ресурсы и экологическое состояние Белгородской области. - Белгород, 2005. - 195 с.
41. Соловиченко В. Д., Шелганов И. И., Банников Н. М. // Технология производства и использования пометных компостов с дефекатом. - Белгород, 2005. - 25 с.
42. Лукин С. В., Уваров Г. И., Соловиченко В. Д., и др. Экологические основы земледелия. - Белгород, 2006. - 286 с.
43. Уваров Г. И., Соловиченко В. Д. Агроэкологические аспекты обработки почв ЦЧР. - Белгород, 2007. - 100 с.
44. Соловиченко В. Д., Уваров Г. И. Деградационные процессы почв Белгородской области и мероприятия по их устранению.- Белгород, 2008. - 80 с.
45. Уваров Г. И., Соловиченко В. Д. Научные основы повышения качества зерна озимой пшеницы в ЦЧР. - Белгород, 2009. - 127 с.
46. Соловиченко В.Д., Уваров Г.И. Почвенно-географическое районирование территории Белгородской области. - Белгород, 2010. - 40 с.

В сборниках научных трудов и других изданиях:

47. Соловиченко В. Д., Ахтырцев Б. П. Изменение гумусности черноземов Украинской и Среднерусской лесостепных провинций  и вопросы их рационального использования. // В кн.: Проблемы повышения продуктивности черноземных почв. - Харьков, 1983. - 49 с.

48. Соловиченко В. Д., Ахтырцев Б. П. Агропроизводственные группы почв Среднерусской лесостепи, их использование, повышение плодородия и охрана (на примере Белгородской области). // В кн.: Генезис, свойства и плодородие почв. - Саранск, 1984. - С. 19-32.

49. Соловиченко В. Д., Ахтырцев Б. П. Изменение запаса гумуса в лесостепных и степных почвах под влиянием земледельческого использования и водной эрозии. // Почвоведение, 1984. № 3.- С. 81-92.

50. Акулов П. Г., Азаров Б. Ф., Соловиченко В. Д. Основные свойства черноземов Центрально-Черноземной России. // В кн.: Плодородие черноземов России. - М., 1998. - С. 340-363.

51. Соловиченко В. Д., Татаринцев Р. Ю. Общее содержание и фракционно-групповой состав гумуса чернозема типичного при разной интенсивности его использования. // В кн. 2: Почвы - национальное достояние России. Материалы ЙV Докучаевского съезда почвоведов. - Новосибирск, 2004. - С. 28-30.

52. Соловиченко В.Д., Тютюнов С.И., Азаров В.Б. Изменение свойств чернозема типичного в условиях антропогенеза. // В кн.: Черноземы Центральной России: генезис, география, эволюция. - Воронеж, 2004. С. 187-192.

53. Лукин С. В., Соловиченко В. Д. и др. Земельные и почвенные ресурсы // В кн.: Природные ресурсы и окружающая среда Белгородской области. - Белгород, 2007. - С. 197-243.

Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по биологии