Інститут грунтознавства та агрохімії

імені О.Н. Соколовського УааН

БІпура БРАЙАН ТЕРЕРАЙ

УДК 631.841+631.842.6:631.417.2:631.445.4.

АзотнИЙ режим І гумусовИЙ стАН

рІзноудобренИх фонІв чОрноземУ типОВого

ЛІвобережЖя ЛІсостепУ УкраЇнИ

06.01.04 – агрохімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Харків - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківському державному аграрному університет ім.. В.В.Докучаєва, Міністерство аграрної політики України

Науковий керівник доктор сільськогосподарських наук, професор

Кулєшов Михайло Миколайович, Харківський державний аграрний університет ім.. В.В.Докучаєва, завідувач кафедри агрохімії

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Фатєєв Анатолій Іванович, Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського, завідувач лабораторії охорони грунтів,

кандидат сільскогосподарских наук, старший науковий співробітник Глущенко Леонід Данилович, Полтавська державна сільськогосподарська дослідна станція, завідувач відділом сільськогосподарського виробництва

Провідна установа

Уманська державна аграрна академія, кафедра агрохімії та ґрунтознавства, Міністерство аграрної політики, м. Умань

Захист відбудеться 04.04.2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.354.01 в Інституті грунтознавства та агрохімії імені О.Н.Соколовського УААН за адресою: 61024, м. Харків-24, вул. Чайковського, 4.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту грунтознавства та агрохімії імені О.Н.Соколовського УААН, за адресою: 61024, м. Харків-24, вул. Чайковського, 4.

Автореферат розісланий 02.03. 2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Павленко О.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах гострого дефіциту азотних добрив і підвищення еколого-економічних вимог до їх застосування особливого значення набуває пошук нетрадиційних способів оптимізації азотного режиму в системі “грунт - рослина”, поряд з удосконаленням відомих способів.

У цьому аспекті чималу роль відіграють дослідження з підвищення коефіцієнта використання азоту з добрива, переведення грунтового азоту в доступну для рослин форму, використання повільно діючих джерел азотного живлення при збереженні оптимальних параметрів найголовніших грунтових показників. Отже слід вважати актуальним і необхідним дослідження різних способів оптимізації азотного режиму в системі “грунт - рослина” для підвищення урожайності культурних рослин при стабільному гумусовому стані грунту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася відповідно до планів НДР кафедри агрохімії Харківського державного аграрного університету ім. В.В.Докучаєва за державною науково-технічною програмою 03.02 “Охорона і відтворювання родючості грунтів. Розробка підвищення ефективності дії добрив” з теми кафедри “Розробка наукових основ підвищення ефективності добрив і родючості грунту для отримання врожаїв високої якості, що плануються в сівозмінах Лівобережжя Лісостепу України”.

Мета і задачі дослідження. Основною метою досліджень було вивчення впливу сульфатів амонію та кальцію, а також насиченого амонієм клиноптилоліту (амонійного цеоліту) на стан азотного режиму в системі “грунт - рослина - добриво”, гумусовий стан і продуктивність чорнозему легкоглинистого типового.

Завданням досліджень було визначення впливу азотних добрив на:

- азотний режим в системі “грунт - рослина - добриво” при частковому використанні стабільного ізотопу 15N,

- кількість і фракційний склад грунтового амонійного азоту та гумусу,

- врожайність та якісні показники дослідних культур.

Об'єкт дослідження - процеси, які проходять у системі “грунт - рослина - добриво” та визначають стан середовища на вході агроекосистеми, що забезпечує рівень біопродуктивності у вигляді кількості енергонасиченої протоплазми

Предмет дослідження - міститься в межах системи “грунт - рослина - добриво” і може бути визначений як особливості впливу сульфатів амонію і кальцію, а також амонійнасиченого цеоліту на азотний режим та гумусовий стан чорнозему типового легкоглинистого Лівобережного Лісостепу України.

Методи дослідження - було передбачено проводити експерименти на базі стаціонарних польових дослідів з частковим використанням стабільного ізотопу азоту 15N із супутнім аналітичним дослідженням грунтових та рослинних зразків, а також загальних спостережень та обліків.

Наукова новизна одержаних результатів. В дослідах одержано нові відомості про взаємозалежність між режимом мінерального азоту грунту та його гумусовим станом. Розглянуто нетрадиційні засоби оптимізації азотного режиму в системі “грунт - рослина” як обов'язкова умова збереження сприятливих параметрів гумусованості чорнозему типового при їх стабільній позитивній дії на врожайність сільськогосподарських культур.

Практичне значення одержаних результатів. Рекомендовано тривале спільне використання сірчанокислих солей амонію та кальцію, а також амонійного цеоліту для створення сприятливих умов азотного живлення рослин, підвищення урожайності й якості продукції при збереженні оптимальних параметрів гумусового стану грунту.

Особистий внесок здобувача. Результати наукових досліджень одержані автором особисто. Здобувачем визначені напрямок і методи досліджень, виконаний необхідний обсяг експериментальних робіт з аналізом та узагальненням результатів і підготовкою їх до математичної обробки та публікації, здійснені написання й оформлення дисертації. Аналіз та обговорення одержаних даних проведені спільно з науковим керівником.

Апробація результатів дисертації. Матеріали досліджень щорічно доповідалися на наукових і науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу ХДАУ ім. В.В.Докучаєва (м. Харків, 1994 - 1999 рр.), а також щорічно на засіданнях кафедри агрохімії ХДАУ(м. Харків, 1994 - 1999 рр.), на конференції, присвяченій 50-річчю факультету агрохімії і грунтознавства ХДАУ імені В.В. Докучаєва(м. Харків, 1996 рр.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано сім наукових праць з них чотири у фахових виданнях, затверджених ВАК України: одна – одноосібна, три – у співавторстві.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із загальної характеристики роботи, вступу, трьох розділів, з відповідними підрозділами, висновків, рекомендацій по використанню результатів досліджень. Загальний обсяг дисертації - 169 сторінок комп'ютерного тексту. Основний матеріал викладений на 130 сторінках. Робота має 38 таблиць, 15 малюнків і 2 фотографії. Список літератури містить 259 найменувань, в тому числі 54 іноземних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1.Обгрунтування необхідності проведення досліджень

Проведено огляд літератури з питань внесення добрив і стану азотного режиму в системі “грунт-рослина”, застосування нетрадиційних способів оптимізації азотного режиму в системі “грунт-рослина” та гумусового стану грунту.

Одним з найбільш поширених грунтів, які представляють орні землі України, є чорнозем типовий. Із загальної площі ріллі цей грунт займає 18,1%, поступаючись тільки чорноземам звичайним (27,7%) і сірим лісовим грунтам (21,3%). Дуже часто основною перешкодою для одержання високих і стабільних урожаїв сільськогосподарських культур на чорноземі типовому є не брак основних поживних речовин, а незбалансованість амонійно-кальцієвого режиму грунту (Д.Н.Прянишніков,1937; О.Н.Соколовський, 1951, О.М.Грінченко, 1967).

При порушенні природного кількісного співвідношення катіонів амонію та кальцію, спрямованість грунтових процесів набуває непередбаченої специфіки, що призводить до зниження загального рівня родючості грунту (М.М.Кулєшов, 1986; М.Howell, 1987; Д.С.Орлов, 1990; Г. Я.Чесняк, 1973,1980).

Огляд літератури з питань азотного режиму в системі “грунт-рослина” та нетрадиційних способів його оптимізації засвідчив необхідність вивчення та регулювання амонійно-кальцієвого стану грунту як першочергову умову інтенсивного азотного живлення рослин при сприятливих параметрах гумусованості (О.Н.Соколовський, 1951; М.Ф.Челишев, 1984; М.М.Кулєшов, 1996).

2. Умови та методика проведення досліджень

Дослідження проводилися в 1993 - 1996 рр. на дослідному полі Харківського державного аграрного університету (ХДАУ) імені В.В.Докучаєва, розташованому в зоні Лівобережного Лісостепу України.

Клімат регіону помірно-континентальний, з нерівномірним розподілом опадів протягом вегетації культурних рослин. Середня багаторічна сума опадів за рік - 511 мм, сума активних температур - 27000С.

Кількість опадів у 1993 і 1995 рр. перевищувала середні показники і становила 700мм. У 1994 р. було відмічено лише 400 мм, а в 1996 р. кількість опадів було близькою до середнього багаторічного рівня - 550 мм. Середній рівень температурного режиму в період вегетації коливався в межах +20 0С, що сприяло вирощуванню більшості сільськогосподарських культур.

Як база досліджень використовувалися різні варіанти трьох стаціонарних польових дослідів, які проводяться кафедрою агрохімії ХДАУ.

Грунт дослідного поля - чорнозем типовий потужний легкоглинистий на лесі, який має такі агрохімічні показники в шарі 0-20 см:

рHН2О - 6,7; Нг - 2,62 мг.екв. Н+ на 100г грунту; NH4-обм. 11,69; P205CH3COOH -10,59; K2OCH3COOH - 22,5; NO3- - 1,4 мг на 100 г грунту; вміст гумусу 5,4-5,5%.

Дослід №1. Метою досліду було вивчення ефективності сульфату амонію з ізотопною міткою 15N в рік дії та за два роки післядії при різному дозуванні азоту і його використанню спільно з фосфорними добривами.

Повторюваність досліду - трикратна. Облікова площа мікроділянок 1м2. Дослідною рослиною в рік дії сульфату амонію була суданська трава на зелений корм, в перший рік післядії - кукурудза на зелений корм, в другий рік післядії - озима пшениця на зерно.

Схема досліду: 1 - контроль (без добрив); 2 - Р25; 3 - Р50; 4- N50; 5 - N100; 6 - N50P25; 7 - N50P50; 8 - N100P25; 9 - N100P50.

Азот вносили в грунт за 10 днів до посіву, у вигляді розчину сульфату амонію з ізотопною міткою 15N. Надлишок 15N в цьому добриві становив 20,85ат.%. Фосфор застосовували у вигляді розчину монокальційфосфату. Добрива були внесені під посів першого року. В інші роки досліджувалася післядія добрив.

Дослід №2. Метою досліду було вивчення ефективності тривалого (з 1983 р) використання сульфатів амонію та кальцію при спільному і роздільному внесенні.

Використовувалися такі варіанти: 1 - контроль (без добрива) – абсолютний; 2 - гіпс (сульфат кальцію) - 200 кг/га; 3 - сульфат амонію - N100; 4 - сульфат амоній - N100 + гіпс - 200 кг/га.

Повторюваність досліду чотириразова. Площа ділянки 90 м2. За період з 1993 до 1995 рр. дослідною культурою була кукурудза на зелений корм (сорт “Колективний”).

Дослід №3. Метою досліду було дослідження ефективності використання цеоліту, насиченого амонієм (30 %N), як повільнодіючого азотного добрива.

Схема досліду: 1 - контроль (без добрива) – абсолютна; 2 - цеоліт (чистий) - не насичений NH+4 800 кг/га; 3 - NH+4 - цеоліт 200 кг/га; 4 - NH+4 - цеоліт 400 кг/га; 5 - NH+4 - цеоліт 600 кг/га; 6 - NH+4 - цеоліт 800 кг/га.

Повторюваність досліду - чотириразова. Площа ділянки 13,5 м2. Дослідною культурою - кукурудза на зелений корм (сорт “Колективний”). Всі види цеоліту були внесені один раз під глибоку переоранку грунту восени 1991 р.

Відповідно до програми досліджень по всіх варіантах дослідів протягом вегетаційних періодів 1993, 1994, 1995 рр. визначалися біометричні показники розвитку рослин, вміст хлорофілу. В кожний вегетаційний період відбиралися зразки дослідних рослин мінімум тричі за вегетацію. В рослинних зразках вміст загального азоту визначався за Кьєльдалем після мокрого озолення.

Відбір грунтових зразків проводився щорічно по всіх варіантах дослідів у три терміни (до посіву, в середині вегетації і після збирання врожаю з двох глибин грунтового профілю (0-20 і 20-40 см).

При характеристиці гумусового стану грунту як додатковий варіант аналізувалися грунтові зразки, відібрані на перелозі.

У грунтових зразках визначалися такі показники: лужногідролізований азот за Корнфілдом, нітрати - за Грандваль-Ляжу, гумус - по Тюріним, груповий і фракційний склад гумусу - в модифікації Пономарьової та Плотникової із закінченням за Кононовою-Бельчиковою, зміст фракційного складу амонію – за Кулєшовим (Кулєшов М.М., 1986, 1988).

Ізотопний аналіз рослинних і грунтових зразків проводили на мас-спектрометрі МІ – 1201Е ІГА ім. О.Н. Соколовського.

Облік урожаю в дослідах здійснювали вручну поділянково. Математичну обробку експериментальних даних проводили методом дисперсійного аналізу.

3. Зміст і результати досліджень

3.1. Способи оптимізації азотного режиму в системі “грунт-рослина-добриво”

3.1.1. Дія та післядія сульфату амонію (дослід № 1)

Аналіз рослинної маси суданки, в рік дії сульфату амонію, а також кукурудзи і озимої пшениці в роки його післядії показав сильний вплив азотних добрив, які вносилися, як в чистому вигляді, так і спільно з фосфором, на азотне живлення рослин. Навіть при максимальній забезпеченості рослин азотом в ранні фази розвитку удобрені варіанти відрізнялися від контролю його підвищеним вмістом. Так, в суданській траві (рік дії) у фазі кущення кількість азоту коливалася від 2% (контроль) до 3,5% (N100P25). Для кукурудзи (перший рік післядії) у фазу дев'ятого-десятого листка на варіанті N100P50 цей показник досягав 4,2% (на контролі - 3,8%). Озима пшениця (другий рік післядії) у фазі кущення менше реагувала на внесені два роки тому добрива, але відзначена вище тенденція зберігалася.

Вміст азоту в рослинах протягом вегетації знижувався, що пов'язано з накопиченням вуглецьвмісних сполук у рослинному організмі. Проте відмінності між контролем та удобреними варіантами збільшувалися завдяки інтенсивній дії добрив. При цьому навіть на другий рік післядії азотне добриво, внесене як в чистому вигляді, так і спільно з фосфором, сприяло збільшенню вмісту азоту в зерні пшениці.

Відповідно до програми досліджень було передбачено визначення вмісту нітратного і амонійного азоту в грунті в перший рік післядії азотних добрив. На всіх варіантах грунт містив у весняний період збільшену кількість нітратів - 6,82мг/100 г грунту. З глибиною цей показник дещо зменшувався. На момент збирання врожаю вміст нітратів у грунті був на мінімальному рівні при збереженні відмінностей між контролем та удобреними варіантами.

Кількість амонійного азоту в грунті не зазнає таких сезонних коливань, як кількість нітратів. Одержані показники майже не змінювалися протягом вегетації і досить чітко відображали підвищену забезпеченість азотом на удобрених азотом варіантів: 9,0 мг на 100 г грунту в горизонті 0 - 20 для контролю і 16,8 мг на 100 г грунту для N100.

Результати обліку продуктивності дослідних рослин показали, що майже для всіх варіантів досліду були характерними вірогідні позитивні відхилення від контролю, за винятком варіанту з Р25, який не відрізнявся від неудобреного фону. Ця закономірність зберігалася у всі роки досліджень - як в рік дії для суданки, так і в роки післядії для кукурудзи і озимої пшениці. Азотні добрива сприяли збільшенню винесення азоту рослинами у всі роки досліджень. Дія фосфору на азотне живлення рослин була неістотною.

Ізотопний аналіз азоту рослинної маси, показав, що участь азоту добрива у формуванні азотного фонду рослин зростає із збільшенням дози азоту і при додаванні до нього фосфору в дозі не менше Р50. При цьому азот енергійніше використовувався в перший рік і помітно слабкіше, особливо при великому дозуванні, на другий і третій роки – відповідно - 33,0; 1,8 і 1,7% (для N100), 29,6; 3,5; 1,7 % (для N50) . Застосування азоту у великих дозах, навіть спільно з фосфором, сприяло значно більш інтенсивному використанню азоту в перший рік - 46,8% при зменшенні в роки післядії – відповідно до 0,2; 0,8% (N100P50).

За результатами ізотопного аналізу було також визначено співвідношення азоту, поглиненого з грунту, і азоту, використаного з добрив. Встановлено, що під впливом внесених добрив посилюється здатність рослин використовувати грунтові ресурси азоту - так званий <<екстра-азот>>. Одержані нами результати дозволяють констатувати, що високий рівень післядії добрива багато в чому зумовлений передусім <<екстра-азотом>>, вміст якого зростає в порівнянні з першим роком дії внесених добрив (табл.1).

3.1.2 Гіпс як стимулятор азотного живлення рослин (дослід №2)

Рослинні зразки відбиралися протягом 1993, 1994, 1995 рр. по фазах розвитку кукурудзи мінімум тричі за вегетацію.

Як показав хімічний аналіз рослин, найбільший вміст азоту мали молоді рослини у фазі п'ятого-шостого листка. Варіанти з внесенням сульфату амонію, а також із спільним застосуванням гіпсу та сульфату амонію характеризувалися найбільш високим вмістом азоту - 3,9% (на контролі - 3,5%). Найбільш чіткими відмінності між варіантами були у фазах восьмого-дев'ятого листка та викидання волоті. У фазі молочної стиглості вміст азоту в рослинах становив 2%.

Аналіз окремих частин рослини кукурудзи у фазі молочної стиглості дозволив визначити вміст азоту не тільки в цілому у рослині, а й у листі, стеблах, качанах. Максимальною кількість азоту була у листі. На листі найсильніше виявилися стимулююча дія гіпсу та сульфату амонію, які істотно впливали на забезпеченість рослин кукурудзи азотом, збільшуючи його вміст майже удвічі.

Аналогічна закономірність спостерігалася і для грунту. Забезпеченість грунту лужногідролізованим азотом була максимальною на варіантах з використанням сульфату амонію та його суміші з гіпсом - майже 18 мг на 100 г грунту (на контролі - 12 мг на 100 г грунту в початковій фазі розвитку рослин). На контрольному варіанті не спостерігалося особливих відмінностей між орним і підорним горизонтами, а на удобрених варіантах верхній орний шар грунту був краще забезпечений азотом, ніж шар 20-40см (табл. 2).

Не менш важливим показником азотного режиму грунту є вміст в ньому нітратних форм азоту. На контролі вміст цих мобільних мінеральних форм азоту був в межах 0,62-1,10мг NO3 на 100 г грунту. При цьому не спостерігалося особливих відмінностей між орним і підорним горизонтами. На інших варіантах досліду, де застосовувалися гіпс, сульфат амонію та суміш гіпсу із сульфатом амонію, кількість нітратів в підорному горизонті помітно перевищувала цей показник у верхньому шарі грунту.

Визначення фракційного складу ґрунтового амонію показало, що на контрольному варіанті досліду загальна кількість амонійного азоту в грунті становила 20-25 мг на 100г грунту. З них понад 65% припадає на сильно фіксовану фракцію, 10-15% - на слабо-фіксовану, більш 20% на обмінну та водорозчинну фракції.

Таблиця 1

Джерела азотного живления кукурудзи за варіантами досліду. Перший рік післядії

№ п/п Варіант досліду Загальне винесення N, г/м2 Збільшення загального винесення, г/м2 Винесення азоту з добривами Зміна винесення N з добрив під дією фосфору, г/м2 Винесення азоту з грунту “Екстра-азот”

г/м2 % г/м2 % г/м2 %

1 Контроль 7,20 – – – – 7,20 100 – –

2 N50 9,90 2,70 0,13 1,36 – 9,77 98,7 2,57 26,0

3 N100 12,30 5,10 0,19 1,51 – 2,11 98,5 4,91 39,9

4 P25 8,80 1,60 – – – 8,80 100 1,60 18,2

5 P50 12,10 4,90 – – – 12,10 100 4,90 40,5

6 N50P25 12,80 5,60 0,18 1,38 0,43 12,62 98,6 5,42 42,3

7 N50P50 12,20 5,00 0,15 1,24 0,17 12,05 98,8 4,85 39,8

8 N100P25 12,20 5,00 0,19 1,53 0,01 12,07 98,9 4,87 39,9

9 N100P50 12,50 5,30 0,20 1,63 0,18 12,30 98,4 5,10 40,8

Таблиця 2

Динаміка складу лужно-гідролізуємого азоту в грунті

за фазами развитку кукурудзи на різних варіантах, мг/100 г грунту

№ П/п Варіанти досліду Глибина, см Фази розвитку кукурудзи

5–6 листів Вимітання Молочна зрілість

1 Контроль 0–20 см 20–40 см 12,08 12,74 12,00 12,45 9,80 11,90

4 Гіпс 0–20 см 20–40 см 15,96 14,28 15,40 14,00 13,16 11,20

5 Сульфат амонію N100 0–20 см 20–40 см 16,52 15,96 16,38 15,68 14,42 13,72

6 Сульфат амонію + гіпс 0–20 см 20–40 см 17,64 15,40 17,08 13,72 15,68 13,44

Щорічне протягом років внесення гіпсу істотно не вплинуло на загальну кількість ґрунтового амонію при зменшенні фракцій сильної фіксації до 55% від суми всіх фракцій. Застосування сульфату амонію призводило до істотного збільшення слабо фіксованих фракцій (до 53%) і відносного зниження сильно фіксованих фракцій на 10%, при незмінній кількості обмінного та водорозчинного амонію. При спільному використанні гіпсу та сульфату амонію рівень фіксації амонію знижувався при підвищенні доступності цієї сполуки за рахунок збільшення водорозчинної і обмінної фракції.

Незважаючи на різні погодні умови в роки досліджень, спільне використання сульфатів амонію та кальцію забезпечувало максимальний вихід зеленої маси кукурудзи, який перевищував контрольний варіант більше ніж у два рази. Окреме використання гіпсу та сульфату амонію також забезпечувало вірогідне підвищення урожайності в порівнянні з контролем. При цьому визвав більш високу ефективність, ніж гіпс.

3.1.3. Амонійний цеоліт як повільно діюче азотне добре

Відповідно до програми досліджень рослинні зразки були відібрані в 1994 р. тричі за вегетацію у фази восьмого-дев'ятого листка, викидання волоті та молочної стиглості.

Результати аналізу виявили стимулюючу дію внесеного в грунт амонійного цеоліту на вміст хлорофілу й азоту в рослинах протягом всієї вегетації. Найбільшим вміст хлорофілу був на варіанті з амонійним цеолітом (600 кг/га) - 1,8мг на 1г сирої маси (на контролі - 1,1 мг). Наприкінці вегетаційного періоду вміст хлорофілу зменшувався, хоч відмінність між контролем та удобреними варіантами залишалася істотною. Це підтверджують і результати аналізу рослинної маси на вміст загального азоту. Варіанти з внесенням амонійного цеоліту перевищували за цим показником контроль більше, ніж в два рази (фаза викидання волоті: контроль - 0,96% N, NH4-цеоліт 800 кг - 2,55% N).

Аналіз грунтових зразків показав, що внесення амонійного цеоліту сприяє збільшенню вмісту нітратів у грунті. У шарі 0-20 см вірогідне підвищення цього показника відзначалося у фазу викидання волоті і після збирання врожаю, у шарі 20-40 см - у всі фази розвитку рослин при внесенні зростаючих доз амонійного цеоліту.

Використання амонійнасиченого цеоліту сприяло збільшенню кількості лужногідролізованого азоту у грунті. Результати математичної обробки даних за цим показником свідчать, що у фазі викидання волоті та молочної стиглості спостерігається вірогідна відмінність між контрольним варіантом з внесенням цеоліту. Аналогічна закономірність характерна і для фракційного складу амонію у грунті: на контролі та на варіанті з чистим цеолітом вміст фіксованих форм амонію за вегетаційний період становив 50-70 % від суми всіх фракцій.

Використання амонійного цеоліту сприяло збільшенню загальної кількості всіх фракцій амонію в порівнянні як з контролем, так і з чистим цеолітом. Значно підвищувався також вміст обмінного амонію, більш доступного для рослин, ніж слабо – та сильнофіксовані фракції. Ця закономірність сильніше виявлялася при більш високих дозах амонійного цеоліту.

Визначення урожайності кукурудзи проводилося в 1993, 1994, 1995 рр. Використання цеоліту в дозах від 200 до 800 кг/га після його насичення амонієм протягом трьох вегетаційних періодів сприяло одержанню вірогідної прибавки урожайності в порівнянні як з контролем, так і з варіантом чистого цеоліту. При збільшенні дози амонійного цеоліту по азоту до 240 кг/га рівень урожайності закономірно зростав і досягав в середньому максимуму 462 ц/га. У перший рік дії ефективність NH4 - цеоліту була максимальною У подальші два роки прибавки урожайності зеленої маси кукурудзи дещо знижувалися.

3.2.Гумусовий стан різнодобривних фонів чорнозему типового

Як теоретична основа для обгрунтування необхідності досліджень нами були використані класичні праці академіка О.Н.Соколовського та його учнів про суттєву і різноманітну роль катіонів амонію та кальцію в процесах гумусоутворення та його кількісної й якісної характеристик (Соколовський, 1956).

Грунтові зразки були відібрані з досліду № 2 в 1995 р. і з досліду № 3 в 1994р. для визначення вмісту та фракційного складу гумусу. Максимальний вміст гумусу в орному шарі був визначений у грунтових зразках, відібраних з перелогу - 5,7 %. Розорювання грунту без внесення добрив і внесення протягом десяти років сульфату амонію (N100) призвели до зменшення вмісту гумусу відповідно на 1,8 % і 1,78 % (глибина 0-20см). Після внесення гіпсу окремо та спільно із сульфатом амонію загальна кількість гумусу в орному горизонті істотно збільшувалася в порівнянні з контролем і досягає 4,5 і 4,65 %. У підорному шарі практично не було відмінностей між контролем, перелогом і варіантом із сульфатом амонію; у той же

час після внесення гіпсу та його суміші із сульфатом амонію простежувалася чітка тенденція до збільшення вмісту гумусу.

Дані про вміст рухомих органічних речовин (РОР), що вилучаються 0,2 Н лужною витяжкою, показали, що вміст РОР у шарі 0-20 см складав для різних варіантів досліду від 0,11 до 0,17 % від маси грунту. Максимальна кількість РОР (0,17 %) спостерігалася при використанні сульфату амонію, мінімальна (0,11%) у варіанті з гіпсом, що свідчить про консервуючу роль сульфату кальцію щодо РОР. В підорному горизонті вміст РОР був істотно нижче, ніж в орному, і коливався від 0,01 до 0,15 % від маси грунту.

Як відомо, основними складовими гумусу є гумінові та фульвокислоти, а також нерозчинний залишок - “гуміни”.

Гумінові та фульвокислоти розподіляються по різних фракціях: вільні та пов'язані з рухомими полуторними оксидами - фракція 1, пов'язані з кальцієм - фракція 2, і пов'язані з глинистими мінералами - фракція 3 (Орлов, 1981)

Дані про вміст різних фракцій, представлені на рис. 1-8. Вони свідчать про незначний вміст фракції 1 в чорноземі типовому: цей показник практично не змінювався під дією гіпсу і не перевищував 5% від вмісту загального вуглецю грунту. При загальному переважанні кількості фульвокислот вона збільшувалася при використанні сульфату амонію. Вміст фракції 2 був значно більшим за вміст фракції 1 і визначався передусім гуматами кальцію, які переважали над фульватами при сильній мінливості під впливом внесеного у грунт гіпсу, що призводило до збільшення цієї групи органічних сполук. Протилежне явище характеризувало фракцію 3. Використання гіпсу спричиняло зменшенню вмісту гумусових кислот, пов'язаних з глинистими мінералами, через утворення на цих мінералах малорозчинних органічних плівок. При цьому істотно збільшувалася кількість гумінів в порівнянні з варіантами із сульфатом амонію, який мав пептизуючий вплив на органічні колоїди.

На гумусний стан грунту істотно вплинуло і використання амонійного цеоліту. Внесення цеоліту як в чистому вигляді, так і після його насичення амонієм, повертала грунту властивості, які були характерні для нього до оранки. При цьому збільшувалася кількість гумінових і фульвокислот, пов'язаних з глинистими мінералами, а також вміст гумінів. Спостерігалася також чітка тенденція збільшення кількості гумусу.

ВИСНОВКИ

В дисертації викладено теоретичне узагальнення та нове рішення задачі з поліпшення стану системи “грунт-рослина-добриво” через регулювання амонійно-кальцієвого режиму чорнозему типового з метою оптимізації його гумусового стану при провідній ролі азоту в забезпеченні високого рівня врожайності сільськогосподарських культур.

1. Обгрунтовано концепцію спільної позитивної дії сульфату амонію та гіпсу на родючість чорнозему типового та показано, що сульфат амонію є джерелом азотного живлення для рослин, а його деструктивна дія на колоїдний комплекс гумусу компенсується дією катіона Са2+ з гіпсу. Відбувається перегрупування фракції гумусу та знижується на 3-4% вміст у грунті фракції 1 гумусових кислот (вільних і пов'язаних з рухомими полуторними оксидами) при підвищенні на 7% вмісту фракції 2 (пов'язаних з кальцієм). Спостерігається зменшення вмісту фракції 3 (міцно пов'язаних з глинистими мінералами) та збільшення кількості гуміну, що забезпечує високу водоутримуючу здатність грунту.

2. Коефіцієнт використання азоту добрив, розрахований за виносом рослинами стабільного ізотопу азоту 15N, знижується з 44,8% (від суми внесеного 15N) у прямій дії до 0,8% (N100P50) на другий рік післядії.

3. Позитивна дія азотних добрив на продуктивність сільськогосподарських культур виявляється не тільки у прямій дії, а й у післядії, забезпечуючи підвищення урожайності на 66% у рік прямої дії, на 33% - у перший рік післядії, на 6% - у другий рік післядії. Використання стабільного ізотопу 15N виявило, що у післядії урожай кукурудзи та озимої пшениці формується в основному за рахунок “екстра-азоту”, вміст якого складає 42% від загального виносу азоту.

4. При високих дозах азотних добрив додавання фосфору не виявляє позитивної дії на винос азоту у перший рік післядії. Позитивна дія фосфору у забезпеченні азотного живлення проявляється тільки при помірній дозі азоту (N50). Дія фосфору як стимулятора азотного живлення при додаванні до азотних добрив не виявлялася у другий рік післядії.

5.Визначено роль гіпсу (200кг/га) як речовини, яка стабілізує азотний режим чорнозему типового. Внесення гіпсу спільно з сульфатом амонію N100 оптимізує азотне живлення завдяки зниженню необмінної фіксації амонію грунтом і сприяє підвищенню врожаю сільськогосподарських культур.

6. Виявлено високу ефективність амонійнасиченого цеоліту (N – 30%) як повільнодіючого азотного добрива протягом п'яти вегетацій за рахунок поліпшення азотного живлення рослин, це підтверджується збільшенням вмісту хлорофілу й азоту протягом усього вегетаційного періоду. Максимальна азотстимулююча дія амонійного цеоліту виявилася у варіанті з N120. При цьому майже вдвічі збільшувалася продуктивність зеленої маси кукурудзи.

7. Застосування амонійного цеоліту сприяло збільшенню кількості обмінного та лужногідролізованого амонію в грунті, більш доступного для рослин, ніж слабо- або сильнофіксовані фракції і надавало стабілізуючої дії показником гумусового стану грунту з точки зору наближення його параметрів до перелогового аналогу.

8. Висока адсорбційна здатність чистого цеоліту забезпечує фізичне та фізико-хімічне скріплення рухомих органічних речовин у верхньому шарі грунту. Під дією амонійного цеоліту відбувається поступове збільшення складу фракції 1, 3 гумусових кислот і гуміна грунтів із збільшенням дози добрива за азотом.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

При використанні азотних добрив на чорноземі типовому легкоглинистому рекомендується враховувати їх післядію як мінімум протягом одного року. Для оптимізації азотного режиму грунту і стабілізації його гумусового стану доцільно використовувати амонійно-кальцієві дотації у вигляді сполучень сульфатів амонію та кальцію і як альтернативний варіант - цеоліт після його насичення амонієм.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ Праць за ТЕМою ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бипура Б. Оптимизация азотного режима как фактор стабилизации гумусового состояния чернозема типичного // Агрохімiя і грунтознавство: Мiжвiдом. Тематич. Наук. зб. -1998. – Вип., 59. -С.142-144.

2. Кулешов М.Н., Бипура Б., Хадад С. Эффективность удобрений при возделывании основных полевых культур на черноземе типичном Лесостепи Украины // Вiсник ХДАУ. Харкiв.-1998.-№2.-С.69-76. (результати досліджень, методика та обговорення)

3. Кулешов М.Н., Гаджиева Н.М., Бипура Б., Головань Э. А. Агрохимическое состояние чернозема типичного и способы его оптимизации в Левобержной Лесостепи Украины // Вiсник ХДАУ.- Харькiв.-1999.-№2.-С131-141.(частково результати досліджень, методика та обговорення результатів).

4. Кулешов М.Н., Кунду С., Бипура Б. Действие и последействие азотного удобрения на черноземе типичном Левобережья Лесостепи Украины // Вiсник ХДАУ (ФАГ). -Харькiв.-1999.-С.138-141. (результати досліджень, методика та обговорення).

5. Кулешов М.Н., Гаджиева Н.М., Бипура Б., Селасие И. Гумусовое состояние и аммонийный режим разноудобренных фонов чернозема типичного // Мат-ли наук. конф. ХДАУ ім. В.В.Докучаєва. –Харкiв, 1995. - С.16 (результати досліджень, методика та обговорення)

6. Кулешов М.Н., Бипура Б. и др. Особенности накопления сухого вещества и интенсивность фотосинтеза в посевах кукурузы при внесении удобрений на черноземе // Мат-ли наук. конф. ХДАУ ім. В.В.Докучаєва. –Харкiв, 1996. - С.31. (результати досліджень, обговорення результатів)

7. Кулешов М.Н., Бипура Б. Нетрадиционные способы оптимизации азотного режима чернозема типичного Лесостепи Украины // Грунти України: екологiя, еволюцiя, систематика, окультурення, оцiнка, монiторинг, географiя, використання: Тези доп. на конф., присвяченiй 50- рiччю факультету агрохiмiї та грунтознавства. – Харків, 1996.- С.143. (результати досліджень, обговорення результатів )

Біпура Б.Т. Азотний режим і гумусовий стан різнодобривних фонів чорнозему типового лівобережжя Лісостепу України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.04 - агрохімія, Інститут грунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовського УААН, Харків, 2000.

Дисертаційну роботу присвячено вивченню ефективності азотних добрив і нетрадиційних способів поліпшення азотного живлення рослин у взаємозв'язку з азотним режимом і гумусовим станом чорнозему типового. На основі досліджень, проведених на базі трьох стаціонарних польових дослідів з добривами, встановлено закономірності дії та післядії (з використанням 15N) азотних добрив протягом трьох вегетаційних періодів. Вивчено ефективність використання амонійно-кальцієвих дотацій у вигляді сірчанокислих солей кальцію й амонію, як неодмінну умову оптимізації азотного режиму при стабільному гумусовому стані грунту. Підтверджено доцільність внесення в грунт амонійнасиченого цеоліту як повільнодіючого азотного добрива і речовини, яка сприяє збереженню первинних азотно-гумусових параметрів грунту, близьких до переліжного аналогу.

Ключові слова: оптимізація, азотні добрива, азотний режим, гумусовий стан, гіпс, цеоліт, амонійфіксація, амонійно-кальцієві дотації, врожайність

Бипура Б.Т. Азотный режим и гумусовое состояние разноудобренных фонов чернозема типичного левобережья Лесостепи Украины. - Рукопис.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.04 - агрохимия, Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н.Соколовского УААН, Харьков, 2000.

Диссертационная работа посвящена изучению эффективности азотных удобрений и нетрадиционных способов улучшения азотного питания растений во взаимосвязи с азотным режимом и гумусовым состоянием чернозема типичного.

На основании исследований, проведенных на базе трех стационарных полевых опытов с удобрениями, установлены закономерности действия и последействия (с использованием 15N) азотных удобрений в течение трьох вегетационных периодов. В год прямого действия четко выражен эффект взаимного усиления азота и фосфора при сочетании N100P50. При данной дозировке вынос азота достигает максимального значения. Величина КИУ для азота составляет 44,5%. Действие фосфора как стимулятора азотного питания при добавке к азотным удобрениям не проявляется во второй год последействия. При высоких дозах азотных удобрений добавка фосфора не оказывает положительное влияние на вынос азота в первый год последействия. Положительное действие фосфора в отношении азотного питания проявляется только при умеренной дозе азота (N50). Высокий уровень последействия удобрений в первый год во многом обусловлен действием “экстра-азота”, величина которого возрастает по сравнению с первым годом действия внесенных удобрений.

Изучена эффективность использования аммонийно-кальциевых дотаций в виде сернокислых солей кальция и аммония как непременное условие оптимизации азотного режима при стабильном гумусовом состоянии почвы. Добавление гипса, ежегодно в течение более 10 лет, к сульфату аммония уменьшает степень необменной фиксации аммония почвой. Прибавка урожайности по сравнению с контролем достигает 166 ц/га. При этом увеличивается вынос азота кукурузой. Применение гипса способствует переходу фракции 1 гумусовых кислот (свободных и связанных с подвижными полуторными оксидами) во фракцию 2 (связанных с кальцием). При этом уменьшается содержание фракции 3 (прочно связанных с глинистыми минералами) и увеличивается количество гумина.

Внесение чистого сульфата аммония в почву способствует диспергации гумина и повышению содержания подвижных органических веществ в противоположность гипсу, который играет консервирующую роль в отношении почвенных органических веществ.

Подтверждена целесообразность внесения в почву аммонийнасыщенного цеолита в качестве медленнодействующего азотного удобрения и вещества, при проведении пяти последовательных вегетаций, способствующего сохранению первичных азотно-гумусовых параметров почвы, близких к залежному аналогу. Применение аммонийного цеолита способствует увеличению количества обменного и щелочногидролизуемого аммония в почве, которые более доступны для растений, чем слабо или сильно фиксированные фракции. Указанная закономерность проявляется сильнее при увеличении дозировки аммонийного цеолита по азоту до N240. При этом уменьшается степень как слабой, так и сильной фиксации аммония. Высокая адсорбционная способность чистого цеолита обеспечивает физическое и физико-химическое связывание подвижных органических веществ в верхнем слое почвы. Под действием аммонийного цеолита характер распределения и содержания этой группы органических веществ не меняется по сравнению с неудобренным вариантом, за исключением некоторого увеличения в подпахотном слое почвы.

Ключевые слова: оптимизация, азотные удобрения, азотный режим, гумусовое состояние, гипс, цеолит, аммонийфиксация, аммонийно-кальциевые дотации, урожайность.

Bepura B.T. The nitrogen regime and humus state of a typical chernozem soil under different fertilizer treatments in the leftshore Forest-steppe of Ukraine. -Manuscript.

Dissertation for a Ph.D. degree in Agricultural Sciences on the speciality 06.01.04 - Agrochemistry. - Soil Science and Agrochemistry Institute named after A.N.Sokolovski (Ukrainian Academy of Agrarian Sciences). - Кharkov, 2000.

The dissertation is devoted to the study of the effectiveness of nitrogen fertilizers and non-conventional methods of improving the nitrogen nutrient status of plants in interconnecton with the nitrogen regime and the humus state of a typical chernozem soil.

On the basis of the research, carried out on three stationary field experiments with fertilizer dressings, the law of conformity of the direct effect and after effect of nitrogen fertilizers (using 15N) in a duration of three consecutive growing seasons was established. The effectiveness of using an ammonium-calcium dressing in the form of sulphate salts of calcium and ammonium as an indispensable condition for o ptimizing the nitrogen regime, while maintaining a stable soil humus state was studied. The expediency of applying ammonium saturated zeolite into the soil as a slow-acting(release) nitrogen fertilizer and substance, which allows for the preservation of the initial nitrogen-humus soil parameters, close to long fallow anology, was confirmed.

KEY WORDS: optimization, nitrogen fertilizers, nitrogen regime, humus state, gypsum, zeolite , ammonification, ammonium-nitrogen dotation, yield.