8. Бонитировка почв Основные теоретические положения

Понятие бонитировки

Бонитировка почв это сравнительная оценка естественного плодородия почв, их группировка по природным диагностическим свойствам, влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур, при сопоставимых уровнях агротехники и интенсивности земледелия.

Бонитировку почв проводят по основным свойствам почв, коррелирующимися со средней многолетней урожайностью сельскохозяйственных культур на них. Сопоставимость агроклиматических условий и интенсивности земледелия достигаются путем природно-сельскохозяйственного зонирования территории с выделением сравнительно однородных зон (земельно-оценочных районов). По этим зонам разрабатывают шкалы бонитировки почв служащие основой при оценке земель.

Бонитировка почв позволяет учитывать качество почв по их плодородию в относительных единицах – баллах. Именно поэтому при бонитировке почв выделяют относительные достоинства почв, определяя, во сколько раз данная почва лучше/хуже другой по свойствам и урожайности.

Для проведения бонитировочных работ необходимо подробное изучение всех свойств почв, наличие их классификации, сведений о структуре почвенного покрова территории, многолетних данных по урожайности сельскохозяйственных культур (продуктивности сенокосов и пастбищ).

Целью бонитировки является оценка почв, обладающих плодородием и другими свойствами и признаками которые она приобрела в процессе естественноисторического и социально-экономического развития. В теоретическую разработку вопросов бонитировки почв большой вклад внес основоположник научного почвоведения Докучаев Василий Васильевич (1846-1903 гг.) – русский ученый естествоиспытатель, основатель современного научного почвоведения и комплексного исследования природы. Академик Р.В. Вильямс дал В.В. Докучаеву следующее определение: «он принадлежит к числу наиболее выдающихся ученых конца XIX столетия, ученых, имеющих мировое значение».

На основе учения В.В. Докучаева возникли прогрессивные русские школы физической географии, геоботаники, ботанической географии, геоморфологии, динамической геологии и др. Также он оказал глубочайшее влияние на развитие агрономической науки. В результате работ В.В. Докучаева почвоведение получило свой предмет, методы и задачи исследования. Он показал, что: почвы, как природные геобиологические образования, обладают ясно выраженным географическим характером; географическая сущность почв заключается в том, что все их основные свойства тесно связанны с определенным их пространственным расположением на земной поверхности и закономерно изменяются в зависимости от изменения факторов образования почв; необходимо изучение факторов почвообразования так как генезис и эволюция почвенного покрова должны рассматриваться и могут быть выявлены только в связи с общей историей развития географической среды.

Изучая факторы почвообразования в их взаимосвязи В.В. Докучаев, пришел к одному из центральных положений своего учения – о географическом ландшафте как единстве процессов протекающих на земной поверхности. Следовательно, почва является не только частью ландшафта, но и его зеркалом. Изучение ландшафта позволило ему сформулировать учение о широтных и вертикальных «естественноисторических зонах» и установить широтную и вертикальную зональности почвенного покрова.

Эти открытия мирового значения оказали колоссальное влияние на развитие многих отраслей естествознания. Важнейшими оценочными факторами В.В. Докучаев считал мощность почвы, гранулометрический состав, содержание в ней гумуса и питательных элементов, тепло- и водно- физические свойства и поглотительную способность.

В.В. Докучаевым также была разработана бонитировочная система, которая включала в себя следующие элементы:

• естественнонаучное изучение почвенного покрова и расчленение его на естественные районы;

• выделение почв как объектов бонитировки;

• характеристика свойств почв;

• относительная бальная оценка каждого свойства всей бонитировочной группы почв;

• относительная интегральная бальная оценка почв;

• составление бонитировочной шкалы почв со статистическими данными по урожайности.

В качестве показателей бонитировки почв предлагалось принимать природные и приобретенные в процессе окультуривания свойств и диагностические признаки почв, которые в конкретных зонах, подзонах, районах коррелируют с урожайностью основных зерновых, технических и кормовых культур, сенокосов и пастбищ.

Бонитировка почв, как первый этап земельно-оценочных работ должна содержать систематизированные данные о почвенном покрове, дающие характеристику о степени пригодности ее для выращивания культур.

Результатом бонитировки является формирование агропроизводственных групп с учетом требований культур, которые имеют количественную характеристику по отдельным природным признакам. При составлении групп почв берут наиболее важные и устойчивые их признаки для растений, которые коррелируются с урожайностью.

Установленные при бонитировке группы почв, которые количественно характеризуются определенными природными признаками, формируют информационную основу для экономической оценки земель, данные которой имеют значение для рационального использования выделенных агропроизводственных групп с учетом их природных характеристик.

При объединении разновидностей почв в агропроизводственные группы во внимание берутся в первую очередь свойства почв, которые влияют на их качество и менее изменчивы во времени. Главным показателем при объединении разновидностей почвы в агропочвенные группы являются:

• принадлежность к одной почвенно-климатической провинции или горному округу;

• генетическая близость почв, которая выражается в сходстве: морфологического строения почвенного профиля, основных физических свойств почв, их водного, воздушного и теплового режимов, показателей химических, физико-химических свойств, содержание и запасы питательных веществ;

• рельеф, в условиях которого формируются почвы;

• степень однородности почвенных контуров их размер и конфигурация;

• однотипность и одномерность показателей тех существенных физических и химических особенностей и свойств, которые понижают плодородие почв, затрудняют их использование, которые определяют потребность в тех или иных мелиоративных мероприятиях.

Качество почвы, в свою очередь, зависит от морфологических, генетических, химических и физических свойств, основные из которых: мощность гумусового горизонта; процентное содержание гумуса, ила и физической глины в почве; валовые запасы гумуса, азота, фосфора и калия в почве; гранулометрический состав; кислотность; сумма поглощенных оснований и др.

Итак, проведение бонитировки почв по их естественным свойствам требует тщательного отбора основных диагностических признаков, которые коррелируют с урожайностью сельскохозяйственных культур. А диагностические признаки выбирают по каждому землеоценочному району на основании всестороннего изучения почвенного покрова, данных об урожайности сельскохозяйственных культур и определения отдельных свойств почвы на урожайность сельскохозяйственных культур.

На практике необходимо знать не только балльную оценку отдельных почв, но также бонитеты полей севооборотов, хозяйств, административных районов, областей, краев. Для этого рассчитывают средневзвешенный балл интересующей территории (площади) по следующей формуле:

Б_с = Б₁П₁ + Б₂П₂ + …+ Б_nП_n

П₁ + П₂ + П_n

где: Б_с- средневзвешенный балл;

Б₁, Б₂, …, Б_n - баллы бонитета почв, входящих в состав земельного массива;

П₁ П₂, ..., П_n - площади этих почв.

Средневзвешенный балл позволяет оценивать и сравнивать почвы, а также условия ведения сельскохозяйственного производства в различных хозяйствах, районах и т.д.

Таблица 13. Шкала бонитировки почв

В разных почвенно-климатических зонах для бонитировки используются неодинаковые почвенные признаки, поэтому в России большое развитие получили региональные подходы к бонитировке почв.

Так, Н.Л. Благовидов разработал бонитировку почв для Ленинградской области и прилегающих к ней областей. Метод, предложенный Ф.Я. Гаврилюком, применялся для оценки ночи Ростовской области.

А.С. Фатьянов для бонитировки почв Горьковской (Нижегородской) области разработал свой метод. В Алтайском крае бонитировка почв проведена Л.М. Бурлаковой с применением информационно-логического анализа (метода).

Для оценки почв в Красноярском крае П.И. Крупкин и В.В.Топтыгин также пользовались этим методом. В Томской области бонитировочные исследования проведены с использованием рекомендаций Н.Ф. Тюменцева, а в Башкирской АССР (Башкортастан) - С.Н. Тайчинова.

В настоящее время в Почвенном институте им. В.В. Докучаева разработаны единые общероссийские бонитировочные шкалы. В частности, И.И. Кармановым разработана бонитировка почв на основе почвенно-экологических индексов.

Бонитировка почв по методу А.С. Фатьянова

В основу бонитировки по методу Фатьянова положены следующие показатели пахотного горизонта почв, коррелирующие с многолетней урожайностью зерновых культур – фактические значения (З_Ф): содержание гумуса, емкость катионного обмена, рН солевой суспензии, содержание физической глины (гранулометрический состав).

Оценка почв проводится по замкнутой стабильной шкале (бонитировочный балл не может быть больше 100), где эталоном служат лучшие почвы - черноземы выщелоченные, оподзоленные или лугово-черноземные, характеризующиеся следующими показателями (З_О): содержание гумуса - 8%, емкость катионного обмена - 40 мг-экв/100 г почвы, рН - 6, содержание физической глины - 50%.

Расчеты бонитировочных баллов (Б) проводят по каждому оценочному признаку по формуле: Б = (З_Ф / З_О) × 100

Предварительный бонитировочный балл почвы рассчитывают путем деления суммы баллов на число показателей. Окончательный оценочный балл получают посредством умножения среднего балла по свойствам почвы на поправочные коэффициенты (табл. 14-16).

Таблица 14.Поправочные коэффициенты на гранулометрический состав почв

Таблица 15. Поправочные коэффициенты на эродированность (смытость)

Таблица 16. Примерные поправочные коэффициенты на некоторые другие признаки почв

Результаты бонитировки почв по методу Фатьянова оформляют по форме таблицы 17.

Таблица 17. Бонитировка пахотных почв хозяйства

В заключение рассчитайте и оцените средневзвешенный бонитировочный балл для хозяйства.

Бонитировка почв на основе информационно-логического метода

Во всех методиках бонитировки почв используются свойства почв, коррелирующие с урожайностью сельскохозяйственных культур. Строго говоря, для выполнения этого правила необходимы массовые статистические данные об урожайности сельскохозяйственных культур на конкретных почвах и показатели свойств почв с мест учета урожая. В связи с тем, что в статистической отчетности таких данных нет, то в большинстве применяемых в России методиках оценка плодородия почв и выбор оценочных свойств почв осуществляется интуитивно. При отсутствии данных о зависимости величин урожайности сельскохозяйственных культур от разных значений свойств почв роль оценочных свойств признавалась равноценной, и поэтому балл бонитета почвы рассчитывался как средняя величина из балльных оценок оценочных свойств.

На самом деле, влияние свойств почв на урожай неравноценное и не всегда прямолинейное. Это выявлено экспериментально во многих исследованиях. Поэтому наиболее объективной будет бонитировка почв, которая производится на основе обработки массовых многолетних сопряженных данных урожайности сельскохозяйственных культур и свойств почв. Такую информацию можно получить организацией прямых учетов урожая на производственных посевах или в специ­льно поставленных опытах. На основе такой информации В.В. Топтыгин и П.И. Крупкин обнаружили, что наиболее информационными для урожайности яровой пшеницы являются следующие свойства: содержание в пахотном горизонте гумуса (Г) и физической глины (ФГ- частицы почвы менее 0,01 мм), рН, а также мощность гумусового горизонта (М). От этих свойств урожайность зерновых культур зависит в наибольшей степени, поэтому плодородие почв необходимо оцени­вать по этим показателям.

Кроме того, было установлено, что величина урожая зависит от указанных свойств в разной степени. Если расположить свойства в порядке убывания их влияния на величину урожайности, то они составят для черноземов, пойменных и луговых почв такой ряд: Г, М, рН, ФГ, а для дерново-подзолистых, серых лесных и дерново-карбонатных почв: Г, рН, ФГ, М. Поэтому баллы бонитета необходимо считать с учетом указанных особенностей зависимости урожайности с.-х. культур от свойств почв. Наилучшим образом эти зависимости, статистические по своей природе, описываются методом математической статистики. В исследованиях В.В. Топтыгина и П.И. Крупкина (1997) применен информационно-логический анализ, основанный на теории информации и многозначной логики. Получены следующие уравнения (математические модели урожайности):

1. У=Г*(М*(ФГ*рН)) - для черноземов, пойменных и луговых почв;

2. У=Г*(рН*(ФГ*М)) - для дерново-подзолистых, серых лесных и дерновых почв.

где: У- расчетная урожайность или балл бонитета,

*- функция нели­нейного логического произведения.

Подставляя в эти формулы вместо значений свойств почв соответствующие им баллы, полученные в свою очередь на основе вышеуказанной математической обработки, рассчитываем баллы бонитета почв. Например, необходимо рассчитать балл бонитета чернозема со следующими значениями оценочных свойств почв:

Г = 7%, М = 40 см, ФГ = 42%, рН = 6,6.

В соответствии с данными табл.18, частные баллы оценки плодородия этих свойств следующие: Г=80, М=75, ФГ= 98, рН=100.

Тогда балл бонитета черноземов вычисляется по уравнению (1) как среднеарифметическое из слагаемых каждой скобки, начиная с последней и последовательно передвигаясь к началу формулы (расчет при наличии вложенных скобок): (100+98): 2=99, (99+75):2=87, (87+80):2=83,5.

Окончательный результат округляется до целых чисел - 84 балла. При таком способе вычислений на конечный результат в большей степени будут влиять значения аргументов, стоящих ближе к началу форму­лы. Иначе говоря, учитывается различное влияние на плодородие разных свойств почв, а также их оптимальные значения и криволинейный характер зависимости уровня плодородия от значений оце­ночных свойств почв (сравните изменения баллов в зависимости от значений свойств.

Расчет балла для земельного участка, на котором несколько почв, производится по формуле средневзвешенного. Для перевода в баллы тех значений свойств почв, которые не даны в табл.19, рассчитывается цена деления диапазона балльной оценки искомого свойства.

Например, необходимо оценить содержание гу­муса 4,7 %. Эта величина находится между 4,5 и 5,0 %. Балльная оценка этого диапазона 53- 46 =7 баллов. Чтобы узнать балльную оценку 0,1% гумуса, делим 7 баллов на 0,5 (%гумуса). Тогда получа­ем, что 1,4 балла приходится на 0,1% гумуса. Отсюда бонитировочный балл содержания гумуса 4,7 % равен 46 баллов (для 4,5% гумуса) плюс 1,4 х 2 = 2,8 балла (они приходятся на 0,2 % гумуса), в сумме получаем 48,8 балла. Расчет цены деления балльной оценки свойств почв необходимо делать именно для необходимого диапазона свойств в связи с неравномерностью шкал.

Балльная оценка почв даёт относительную оценку уровня плодородия. По сути дела, если в оценочной шкале свойства почв, обеспечивающие наилучшие условия для роста растений, принимались за 100 баллов (см. табл.18), то балльная оценка свойств почв и в целом балл бонитета почв показывает уровень плодородия данной почвы в процентах от уровня плодородия самой плодородной почвы. Оценка уровня плодородия производится по данным табл. 19.

Таблица 18. Оценочные шкалы свойств почв Красноярского края

(Крупкин П.И., Топтыгин В.В., 1997)

Таблица 20. Оценка уровня плодородия почв

Результаты бонитировки почв, выполненные по информационно-логическому методу, оформите в виде табл. 21.

Таблица 21. Бонитировка почв хозяйства

В заключение рассчитайте и оцените средневзвешенный бонитировочный балл для хозяйства.