Если реак­ция поч­вен­ной сре­ды дале­ка от ней­траль­ной, рас­счи­ты­вать на высо­кие уро­жаи за счет вне­се­ния удоб­ре­ний не сто­ит. Совре­мен­ные спо­со­бы кар­ти­ро­ва­ния полей поз­во­ля­ют с осо­бой точ­но­стью уста­нав­ли­вать спе­ци­фи­ку поч­вен­но­го соста­ва и реак­ции сре­ды не толь­ко по зонам, но и в отдель­ных точках.

Повышение почвенного плодородия

Пробле­ма исто­ще­ния почв в Рос­сии ста­но­вит­ся пер­во­оче­ред­ной и тре­бу­ю­щей актив­ных дей­ствий. По послед­ним дан­ным, в стране повы­шен­ная кис­лот­ность (pH < 5,5) при­су­ща 35,5 млн га паш­ни, око­ло 22 млн га харак­те­ри­зу­ют­ся низ­ки­ми пока­за­те­ля­ми фос­фат­но­го режи­ма. Такое поло­же­ние дел яви­лось след­стви­ем хозяй­ство­ва­ния на зем­лях с 1990‑х без ком­пен­са­ции выно­са основ­ных эле­мен­тов мине­раль­но­го пита­ния с уро­жа­ем. Речь преж­де все­го о фос­фо­ре, калии и кальции.

Деся­ти­ле­тия сель­хоз­куль­ту­ры воз­де­лы­ва­лись без при­ме­не­ния удоб­ре­ний (вно­си­лось либо очень мало и без уче­та реаль­ных потреб­но­стей, либо не вно­си­лось вовсе), и фор­ми­ро­ва­ние уро­жа­ев про­ис­хо­ди­ло исклю­чи­тель­но за счет сло­жив­ше­го­ся за годы до это­го пло­до­ро­дия. Поль­зо­ва­тель­ское отно­ше­ние к основ­но­му ресур­су отрас­ли при­ве­ло к исто­ще­нию, дегра­да­ции и дегу­ми­фи­ка­ции почв.

Для предот­вра­ще­ния даль­ней­ше­го сни­же­ния поч­вен­но­го пло­до­ро­дия и его вос­ста­нов­ле­ния необ­хо­ди­мы актив­ные дей­ствия. Нор­ма­ли­за­ция уров­ня кис­лот­но­сти почв ста­но­вит­ся при­о­ри­те­том № 1 в реше­нии про­бле­мы их истощения.

Важность среды

Об агро­но­ми­че­ских и эко­но­ми­че­ских труд­но­стях, воз­ни­ка­ю­щих в резуль­та­те закис­ле­ния почв, гово­рят уче­ные и агро­кон­суль­тан­ты не пер­вый год и даже не пер­вое деся­ти­ле­тие. О послед­стви­ях кис­лой поч­вен­ной сре­ды зна­ют и агра­рии. Тем не менее, напом­ним основ­ные из них.

Преж­де все­го, повы­шен­ная кис­лот­ность поч­вы ухуд­ша­ет ее физио­ло­ги­че­ские, хими­че­ские и био­ло­ги­че­ские харак­те­ри­сти­ки (табл. 1, все таб­лич­ные и гра­фи­че­ские дан­ные пред­став­ле­ны в бумаж­ной вер­сии жур­на­ла).

Так­же кис­лая реак­ция сре­ды поч­вен­но­го рас­тво­ра ока­зы­ва­ет нега­тив­ное вли­я­ние на уро­жай­ность сель­хоз­куль­тур. Да, они по‑разному реа­ги­ру­ют на такие усло­вия про­из­рас­та­ния (табл. 2), но при отка­зе от борь­бы с кис­лот­но­стью про­дук­тив­ность паш­ни про­дол­жит сни­жать­ся, что в целом отра­зит­ся на потен­ци­а­ле аграр­ной отрасли.

Поми­мо про­че­го, при низ­ких зна­че­ни­ях pH суще­ствен­но сокра­ща­ет­ся эффек­тив­ность исполь­зо­ва­ния рас­те­ни­я­ми вне­сен­ных под запла­ни­ро­ван­ную уро­жай­ность удоб­ре­ний (рису­нок). В таком слу­чае целе­со­об­раз­ность их при­ме­не­ния ста­вит­ся под вопрос, а сред­ства, потра­чен­ные на при­об­ре­те­ние, мож­но счи­тать выбро­шен­ны­ми на ветер (НСХ 4 / 2021, с. 57).

Так, фос­фор при низ­ких зна­че­ни­ях pH (< 6,0) свя­зы­ва­ет­ся в поч­ве в виде фос­фа­тов алю­ми­ния и желе­за и пре­вра­ща­ет­ся в недо­ступ­ный для рас­те­ний. При­бег­нув к извест­ко­ва­нию, мож­но суще­ствен­но уве­ли­чить содер­жа­ние доступ­но­го для рас­те­ний элемента.

Доступ­ность калия тоже вза­и­мо­свя­за­на с уров­нем pH поч­вы, посколь­ку мине­ра­лы гли­ны из‑за нега­тив­но­го заря­да их частиц начи­на­ют при­тя­ги­вать кати­о­ны. При низ­ком насы­ще­нии поч­вы каль­ци­ем, кото­рое отме­ча­ет­ся в усло­ви­ях повы­шен­ной кис­лой сре­ды (низ­кое зна­че­ние pH), сре­ди про­чих зафик­си­ро­ван­ны­ми ока­зы­ва­ют­ся кати­о­ны калия и аммо­ния, что при­во­дит к суще­ствен­но­му ухуд­ше­нию обес­пе­чен­но­сти куль­тур пита­ни­ем. Осо­бен­но ярко это про­яв­ля­ет­ся в засуш­ли­вые периоды.

Не все так просто

Извест­ко­ва­ние долж­но стать спа­си­тель­ной опе­ра­ци­ей для всех тех 35,5 млн га почв, выяв­лен­ных как закис­лен­ные. Одна­ко про­цесс вос­ста­нов­ле­ния поч­вен­ной сре­ды в резуль­та­те вне­се­ния мели­о­ран­тов отли­ча­ет­ся эффек­том отло­жен­но­го дей­ствия. Как пра­ви­ло, что­бы добить­ся повы­ше­ния уров­ня пло­до­ро­дия почв, тре­бу­ет­ся не разо­вое, а систе­ма­ти­че­ское вне­се­ние изве­сти, доло­ми­то­вой муки, свек­ло­вич­но­го дефе­ка­та и т. п. в боль­ших объ­е­мах (НСХ 4 / 2020, с. 48).

Важ­ны­ми эле­мен­та­ми повы­ше­ния эффек­тив­но­сти извест­ко­ва­ния явля­ют­ся каче­ствен­ное агро­хи­ми­че­ское обсле­до­ва­ние и постро­е­ние кар­то­грамм кис­лот­но­сти почв, на кото­рых выде­ля­ют­ся участ­ки с раз­ны­ми уров­нем рН и потреб­но­стью в извести.

В постро­е­нии кар­то­грамм кис­лот­но­сти поч­вы есть свои тон­ко­сти, кото­рые сле­ду­ет не упус­кать из виду. Напри­мер, огра­ни­чен­ность зональ­но­го отбо­ра. Как пра­ви­ло, ана­ли­зи­ру­е­мая в поле пло­щадь состав­ля­ет 15 – 20 га. Полу­чен­ные резуль­та­ты ана­ли­за будут харак­те­ри­зо­вать­ся боль­шим про­цен­том недо­сто­вер­но­сти, посколь­ку, как пока­зы­ва­ет прак­ти­ка, в рам­ках такой пло­ща­ди уро­вень pH и обес­пе­чен­но­сти эле­мен­та­ми пита­ния может изме­нять­ся от очень низ­ко­го до очень высо­ко­го. Полу­ча­ет­ся, то стан­дарт­ная сет­ка раз­ме­ром 15 – 20 га не при­год­на для точ­но­го рас­по­зна­ва­ния пест­ро­ты пока­за­те­лей пло­до­ро­дия поч­вы, и, сле­до­ва­тель­но, чем боль­ше дета­ли­за­ция сет­ки отбо­ра, тем досто­вер­нее будут отра­жать реаль­ную кар­ти­ну на поле дан­ные лабо­ра­тор­но­го анализа.

Неко­то­рые источ­ни­ки утвер­жда­ют, что толь­ко сет­ка в 1 га поз­во­ля­ет полу­чать каче­ствен­ные кар­то­грам­мы рас­пре­де­ле­ния зна­че­ний pH и эле­мен­тов пита­ния. Но в дан­ном слу­чае появ­ля­ют­ся свои недо­стат­ки, сре­ди кото­рых затрат­ность про­цес­са отбо­ра проб в раз­ре­зе вре­ме­ни, боль­шое коли­че­ство полу­ча­е­мых поч­вен­ных образ­цов и дли­тель­ность про­цес­са их под­го­тов­ки, ста­вя­щая в ито­ге под сомне­ние досто­вер­ность полу­ча­е­мых лабо­ра­тор­ных резуль­та­тов и пра­виль­ность выбран­но­го мето­да их интерполяции.

Спутник в помощь

В совре­мен­ном мире мож­но при­бег­нуть к мето­ду постро­е­ния кар­то­грам­мы рас­пре­де­ле­ния каче­ствен­ных пока­за­те­лей поч­вы с помо­щью спут­ни­ко­вых сним­ков, поз­во­ля­ю­ще­му полу­чать резуль­та­ты в тече­ние корот­ко­го пери­о­да вре­ме­ни. Сет­ка при этом будет 10 х 10 м (0,01 га). Инно­ва­ци­он­ный алго­ритм, исполь­зу­е­мый для рас­че­тов, дела­ет воз­мож­ным про­ве­де­ние оцен­ки восем­на­дца­ти пока­за­те­лей поч­вы (напри­мер, pH, P, K, Mg, доля гуму­са, соот­но­ше­ние C / N, доля гли­ны, пес­ка и или­стой фрак­ции и др.). Рас­че­ты при этом ведут­ся на осно­ва­нии мас­си­ва дан­ных, полу­чен­ных по резуль­та­там ана­ли­зов более чем 60 тысяч образ­цов, что обес­пе­чи­ва­ет точ­ность про­гно­за свы­ше 90 % с незна­чи­тель­ной погреш­но­стью. Для кон­крет­но­го поля с целью полу­че­ния более точ­ных резуль­та­тов воз­мож­но про­ве­де­ние повтор­ной калиб­ров­ки, что суще­ствен­но повы­ша­ет точ­ность ана­ли­за и прогнозов.

Каким обра­зом рабо­та­ет сер­вис? Тре­бу­ют­ся точ­ные коор­ди­на­ты и гра­ни­цы поля, для кото­ро­го будет про­во­дить­ся оцен­ка, и запра­ши­ва­ет­ся инфор­ма­ция по тре­бу­е­мым пока­за­те­лям (напри­мер, pH). На осно­ва­нии полу­чен­ной инфор­ма­ции алго­ритм про­счи­та­ет по дан­но­му пара­мет­ру точ­ность про­гно­за и предо­ста­вит кар­то­грам­му рас­пре­де­ле­ния зна­че­ния pH по полю.

Допол­ни­тель­но алго­ритм поз­во­лит уста­но­вить коор­ди­на­ты кон­крет­ных точек для отбо­ра поч­вен­ных образ­цов из рас­че­та один поч­вен­ный обра­зец на 5 – 10 га (отбор с квад­ра­та 10 х 10 м). Это на тот слу­чай, если хозяй­ство поже­ла­ет повы­сить точ­ность про­гно­за для рас­смат­ри­ва­е­мо­го поля. Ото­бран­ные с ука­зан­ных точек поч­вен­ные образ­цы отправ­ля­ют­ся в лабо­ра­то­рию, а полу­чен­ные резуль­та­ты в даль­ней­шем исполь­зу­ют­ся для повы­ше­ния точ­но­сти про­гно­за пока­за­те­лей для дан­но­го поля в про­цес­се повтор­ной калибровки.

Проверено у нас

Ком­па­ния «КВС Рус» в 2020 г. про­во­ди­ла оцен­ку точ­но­сти про­гно­за по пред­став­лен­но­му алго­рит­му в нашей стране. Было взя­то восемь полей общей пло­ща­дью 1,5 тыс. га в Там­бов­ской, Орлов­ской и Кур­ской обла­стях. На полях отби­ра­лось по одно­му про­ве­роч­но­му образ­цу из про­из­воль­ной точ­ки на поле. Резуль­тат ана­ли­за поч­вен­ной про­бы из этой точ­ки в после­ду­ю­щем срав­ни­вал­ся с про­гноз­ным резуль­та­том, полу­чен­ным при помо­щи алго­рит­ма, исполь­зу­ю­ще­го спут­ни­ко­вые дан­ные, на осно­ва­нии чего и оце­ни­ва­лась точ­ность про­гно­за. Полу­чен­ные резуль­та­ты под­твер­ди­ли высо­кую точ­ность про­гно­за по пока­за­те­лю кис­лот­но­сти поч­вы: она соста­ви­ла 87,5 % при сред­ней погреш­но­сти ±0,24 (табл. 3).

В ходе экс­пе­ри­мен­та тести­ро­ва­лась так­же оцен­ка дру­гих пока­за­те­лей поч­вы. Оце­ни­ва­лось содер­жа­ние калия, фос­фо­ра, маг­ния. При оцен­ке калия точ­ность про­гно­за соста­ви­ла 87,5 % при сред­ней погреш­но­сти про­гно­за ±1,6 мг K / 100 га поч­вы. По фос­фо­ру и маг­нию точ­ность про­гно­за была ниже 80,0 %, что сви­де­тель­ству­ет о необ­хо­ди­мо­сти допол­ни­тель­но­го тести­ро­ва­ния алго­рит­ма рас­че­тов по этим эле­мен­там пита­ния в усло­ви­ях России.

В 2021 году экс­пе­ри­мент с исполь­зо­ва­ни­ем алго­рит­ма был про­дол­жен. Два­дцать полей сум­мар­ной пло­ща­дью око­ло 2 100 га под­верг­ли ана­ли­зу и опре­де­ли­ли точ­ки отбо­ра поч­вен­ных образ­цов для калиб­ров­ки. Исполь­зо­вал­ся упро­щен­ный алго­ритм из рас­че­та один поч­вен­ный обра­зец на 20 га при усло­вии отсту­па от края поля 100 м. Образ­цы с пят­на­дца­ти полей были отправ­ле­ны на ана­лиз в лабо­ра­то­рию в Гер­ма­нии. С один­на­дца­ти полей осу­ще­стви­ли сбор образ­цов для про­вер­ки точ­но­сти рабо­ты алго­рит­ма. На четы­рех полях про­во­ди­лась поми­мо про­че­го визу­аль­ная оцен­ка зон с раз­лич­ным уров­нем кислотности.

По резуль­та­там про­ве­ден­ной рабо­ты (табл. 4) мож­но судить, что точ­ность про­гно­за по уста­нов­ле­нию уров­ня кис­лот­но­сти почв с помо­щью пер­во­на­чаль­но­го алго­рит­ма без отбо­ра поч­вен­ных образ­цов соста­ви­ла 53 %, то есть в 10 точ­ках из 19 зна­че­ния нахо­ди­лись в рам­ках допу­сти­мо­го интер­ва­ла погреш­но­сти ±0,45.

После отбо­ра проб и про­ве­ден­ной калиб­ров­ки точ­ность про­гно­за по уров­ню кис­лот­но­сти почв уве­ли­чи­лась до 74 % (в 14 точ­ках из 19 зна­че­ния нахо­ди­лись в рам­ках допу­сти­мо­го интер­ва­ла погреш­но­сти ±0,45).

Визу­аль­ный осмотр зон с повы­шен­ным уров­нем кис­лот­но­сти поч­вен­ной сре­ды (pH <5,5), уста­нов­лен­ных с исполь­зо­ва­ни­ем алго­рит­ма, выявил, что рас­ту­щая на них сахар­ная свёк­ла (куль­ту­ра пер­вой груп­пы чув­стви­тель­но­сти к уров­ню рН поч­вы) раз­ви­ва­лась хуже, а на неко­то­рых участ­ках с высо­ким уров­нем кис­лот­но­сти сре­ды наблю­да­лось даже увя­да­ние листо­во­го аппарата.

Нам нужен алгоритм?

Алго­ритм рас­че­та по спут­ни­ко­вой оцен­ке пока­за­те­лей поч­вы поз­во­ля­ет стро­ить точеч­ные кар­то­грам­мы и выде­лять дей­стви­тель­но про­блем­ные участ­ки, напри­мер, с pH < 5,5. С высо­кой долей веро­ят­но­сти на таких участ­ках мож­но поте­рять от 10 до 50 % уро­жая в зави­си­мо­сти от чув­стви­тель­но­сти воз­де­лы­ва­е­мой культуры.

Исполь­зуя алго­ритм под­го­тов­ки про­гно­за на осно­ва­нии спут­ни­ко­вых дан­ных, мож­но пра­виль­но рас­счи­тать дози­ров­ку мели­о­ран­та, а это поз­во­лит хозяй­ствам сра­бо­тать по при­ве­де­нию кис­лот­но­сти почв в нор­му более целе­на­прав­лен­но и экономно.

В резуль­та­те мели­о­ра­тив­ных меро­при­я­тий, выпол­нен­ных с боль­шей точ­но­стью, мож­но будет ожи­дать повы­ше­ния уро­жай­но­сти чув­стви­тель­ных к реак­ции поч­вен­ной сре­ды куль­тур при неиз­мен­ной или даже мень­шей дози­ров­ке мине­раль­ных удоб­ре­ний, что при­ве­дет к мак­си­ми­за­ции эко­но­ми­че­ской отда­чи от исполь­зо­ван­ных средств производства.