ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 85, № 9, с. 771-775
НАУКА ^^^^^^^^^^^^^^^^ И ОБЩЕСТВО
DOI: 10.7868/S0869587315090078
В настоящее время особенно острой стала проблема взаимодействия человеческого общества с окружающей средой. Поддержание качества жизни населения на должном уровне немыслимо без решения современных экологических проблем, в частности, проблемы деградации пахотных почв вследствие нерационального землепользования. Почвенный покров аккумулирует питательные вещества, выступает в роли биологического поглотителя и нейтрализатора загрязняющих веществ. Если это важное составляющее биосферы не будет поддерживаться и грамотно использоваться, может наступить глобальный продовольственный и экономический кризис.
ОЦЕНКА ПИТАТЕЛЬНОЙ ДЕГРАДАЦИИ ПАХОТНЫХ ПОЧВ РОССИИ
В.Н. Кудеяров
Растущее население Земли требует всё большего количества продовольствия. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), к концу первой половины XXI в. население мира увеличится на треть, достигнув 9 млрд. человек, а к 2100 г. — 10 млрд. (табл.), что, естественно, вызовет увеличение глобального спроса на продовольствие, корма и волокна почти вдвое [1]. При этом растениеводческая продукция в большей степени будет использоваться для производства биоэнергии и в других промышленных целях. Увеличивающийся спрос на сельскохозяйственную продукцию требует расширения площади пахотных земель, хотя пригодные для пашни земельные ресурсы мира весьма ограниченны. На рисунке 1 [2] показана динамика пахотных земель в мире за последние 50 лет. Как видим, удельная площадь пашни на одного жителя планеты постоянно сокращается (рис. 2).
В Российской Федерации в период с 1992 по 2011 г. площадь пахотных земель значительно сократилась. Основные причины выбывания их из оборота — произошедшие в 1990-е годы резкие структурно-организационные изменения в агро-
КУДЕЯРОВ Валерий Николаевич — член-корреспондент РАН, директор Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН. vnikolaevich2001@mail.ru
промышленном секторе страны, отсутствие у собственников финансовых и технических возможностей для поддержания земель в надлежащем состоянии. По этой же причине возросла доля деградированных почв из-за захламления, эрозии, подтопления, переувлажнения, заболачивания, иссушения, опустынивания, обесструктуривания, уплотнения, засоления, ацидификации и загрязнения. Площадь посевов сельскохозяйственных культур сократилась почти на 40 млн. га (рис. 3) [3, 4].
Известно, что для удовлетворения потребности в продуктах питания только одного человека достаточно продукции, получаемой с 1 га пашни за счёт естественного плодородия большинства типов почв. Невозможность прокормить население планеты, рассчитывая лишь на естественное плодородие, заставляет науку искать пути интенсификации земледелия, повышения урожайности культур, сохранения и воспроизводства почвенного плодородия. Основная роль в интенсификации земледелия отводится применению удобрений, с помощью которых стало возможно компенсировать расход питательных элементов почвы, выносящихся с урожаем, создавать оптимальные для планируемого урожая уровни и соотношения макро- и микроэлементов, оптимизировать процессы круговорота минеральных элементов в системе почва—микроорганизмы— растения, повышать адаптационный потенциал растений к неконтролируемым факторам окружающей среды [5].
В условиях кризисного состояния агропромышленного комплекса Российской Федерации в 1990-х годах произошло существенное сокращение удобряемых посевных площадей (см. рис. 3). Между тем для нормального функционирования организма взрослого человека ежедневно с продуктами питания должно поступать 60—70 г азота
Динамика численности населения мира за последние 50 лет и прогноз до 2100 г., млрд. чел.
1960 1993 1999 2003 2006 2010 2011 2050 2100
3.0 5.65 6.0 6.3 6.5 6.8 7.0 9.0 10.0
и 1.5 г фосфора (4 и 0.55 кг/год соответственно). С учётом коэффициентов использования растениями азота и фосфора удобрений, коэффициентов выхода продуктов питания из сельскохозяйственной продукции и эффективности усвоения протеина и фосфорсодержащих веществ организмом человека годовая потребность всего населения Российской Федерации в азотных и фосфатных удобрениях составляет соответственно не менее 2.5 и 1.5 млн. т. В пересчёте на одного человека это 60 кг N и 10 кг Р2О5 в год.
В 1992 г. в земледелии России применялось 37 кг действующего вещества минеральных удобрений (из расчёта на одного человека), что было в 2 раза меньше, чем в США и Канаде, но больше,
Рис. 1. Изменение площади пахотных земель в мире за последние 50 лет, млн. га
га/чел.
Рис. 2. Динамика площади пашни в мире в расчёте на одного человека
чем в Китае и в среднем по миру. К середине 1990-х годов использование минеральных удобрений в нашей стране уменьшилось в 3.1—4.3 раза, став в 2 раза меньше среднемирового. Неблагополучная ситуация с применением минеральных удобрений сохраняется и сегодня. Их количество на одного человека в 2010—2011 гг. составило около 14 кг, тогда как в среднем в мире — 26, в Германии - 29, Китае - 44, США - 63, Канаде - 93 кг. Наметившаяся в последние годы тенденция увеличения доз удобрений по сравнению с серединой 1990-х годов обусловлена не столько ростом объёмов поставок удобрений в сельскохозяйственные организации, сколько сокращением посевных площадей. Минеральные удобрения применяются преимущественно под сахарную свёклу, картофель и овоще-бахчевые культуры, их дозы достигают в среднем 270 ± 7, 257 ± 15 и 151 ± 18 кг азота, фосфора и калия ^РК) на 1 га соответственно. Дозы удобрений под зерновые, подсолнечник и кормовые культуры составляют соответственно 40 ± 3, 23 ± 2 и 13 ± 1 кг NPK/га, при этом примерно 54-61% посевных площадей остаются полностью неудобренными. В отличие от прошлых лет, когда соотношение NPK в удобрении, применяемом в отечественном земледелии, было достаточно сбалансированным, произошло резкое уменьшение доли фосфора и калия. Из-за этого продуктивность культур стала лимитироваться сразу тремя макроэлементами (а не только азотом).
Ещё более острая ситуация складывается с применением органических удобрений, недостаточное поступление которых не только усугубляет дефицит элементов питания в почве, но и не восполняет текущие потери органического вещества, что ведёт к дегумусированию почвы с прогрессирующим ухудшением её физических, химических и биологических свойств. За последние 20 лет объёмы применения органических удобрений уменьшились более чем в 4-7 раз, составляя в среднем по стране менее 1 т/га посевной площади в год (рис. 4).
Если в начале 1990-х годов с органическими удобрениями в почву поступало 41, 43 и 66% общего количества N Р205, К20, то в 2007-2011 гг. -18, 24 и 53% соответственно. Основное количество органических удобрений вносится под картофель и овоще-бахчевые культуры. Главным источником компенсации почвенного органического вещества почти на 92% посевных площадей
ОЦЕНКА ПИТАТЕЛЬНОЙ ДЕГРАДАЦИИ ПАХОТНЫХ ПОЧВ РОССИИ
773
являются только растительные остатки, масса которых явно недостаточна для поддержания бездефицитного баланса органического углерода и КРК.
Приведённые выше примеры свидетельствуют о том, что кризисное состояние химизации, характерное для земледелия России в 1990-х годах [6, 7], не преодолено и в первую декаду нового столетия [8]. Урожай сельскохозяйственных культур в нашей стране на протяжении 20-летнего периода формируется благодаря естественному плодородию почвы и запасам питательных веществ, сформированных за счёт внесённых ранее удобрений. Занятые в растениеводстве почвы в последнюю декаду ХХ в. ежегодно недополучали 15—25 кг азота, 3—7 кг фосфора и 30—35 кг калия. Наши расчёты указывают на углубление дефицита КРК в земледелии России в первом десятилетии XXI в. При современной урожайности полевых культур вынос макроэлементов компенсируется минеральными удобрениями на 7—28%, а с учётом органических удобрений — на 14—34%. Ежегодное отрицательное сальдо баланса азота составляет 34—50 кг/га, фосфора — 9—16 кг/га, калия — 38—64 кг/га. В течение 2007—2011 гг. дефицит азота, фосфора и калия в почвах производственных посевов увеличился по сравнению с 1992—1996 гг. в 1.5, 1.8 и 1.7 раза соответственно. За два десятилетия, с 1992 по 2011 гг., почвы недополучили 845, 260 и 990 кг/га N Р205 и К20. Если исходить из фактического использования питательных веществ удобрений культурами, которое с учётом нескольких лет последействия составляет для фосфорных, азотных и калийных удобрений соответственно 30, 50 и 60% от внесённого количества, реальный дефицит питательных элементов в земледелии России представляется более значительным.
Недостаток элементов питания вследствие уменьшения объёмов применения минеральных удобрений лимитирует не только урожайность культур, но и устойчивость растений к неблагоприятным условиям окружающей среды, что приводит к вариабельности урожая по годам. Средняя урожайность, например, ячменя и пшеницы в России на протяжении 2003—2012 гг. в 1.3 и 1.4 раза ниже среднемировой.
В подавляющем большинстве сельскохозяйственных ландшафтов создаётся экстремально дефицитный баланс элементов минерального питания растений. Превалируют однонаправленные потоки питательных элементов в сторону океана. Современное сельскохозяйственное производство построено таким образом, что отчуждённые с урожаями сельскохозяйственных культур питательные элементы практически никогда не возвращаются на поля, за исключением небольшой доли (с навозом). Это создаёт угрозу усиления питательной деградации почв, ведущей к формированию неполноценной по биохимиче-
а млн. га 150
125
100 75 50
1990
б % 60
50
1997
2004
2011
40
30
20
10
0
+
+
+
+
+
1992 1997 2002 2007 2012 Рис. 3. Динамика изменения посевных площадей в Российской Федерации (а) и доля посевной площади, удобренной минеральными удобрениями (б) 1 — площадь пахотных земель; 2 — посевы сельскохозяйственных культур; 3 — в том числе в сельскохозяйственных организациях
1 млн. т 250 г.
200
150
100
50
0
_|_I_I_I_
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.