УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

РИЖУК Сергій Миколайович

УДК:631.0.266:631.615

АГРОЕКОЛОГІЧНІ особливості високоефективного ВИКОРИСТАННЯ ОСУШУВАНИХ торфових грунтів

полісся і лісостепу

Спеціальність: 06.01.01 – загальне землеробство

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ-2001

Дисертацією є рукопис.

Дослідження, що лягли в основу дисертаційної роботи виконано в лабораторії землеробства на осушуваних землях Інституту землеробства УААН протягом 1993-1995 та 1998-2000 рр.

Науковий керівник: | доктор сільськогосподарських наук, професор

СЛЮСАР Іван Тимофійович,

завідувач лабораторії землеробства на

осушуваних землях

Інституту землеробства УААН

Офіційні опоненти: | доктор сільськогосподарських наук

СМАГЛІЙ Олександр Федосійович,

завідувач кафедри агроекології

державної агроекологічної академії України;

кандидат сільськогосподарських наук

старший науковий співробітник

ВОРОНА Леонід Іванович,

завідувач лабораторії землеробства і рослинництва Інституту сільського господарства Полісся УААН

Провідна установа: Національний аграрний університет, кафедра землеробства, м.Київ.

Захист відбудеться “21 “ березня 2001 року о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при Інституті землеробства УААН.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту землеробства УААН.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою просимо надсилати на адресу: Україна, 08162, смт.Чабани Києво-Святошинського району Київської області, Інститут землеробства УААН, вченому секретареві спеціалізованої вченої ради.

Автореферат розіслано “20 “ лютого 2001 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук |

Кравченко Л.О. | ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Болота мають велике природоохоронне значення. Вони являють собою унікальні природні комплекси, є акумуляторами сонячної енергії та численних цінних органічних речовин, а також невід'ємними елементами ландшафтів.

Тривалий час людина вбачала в торфі, головним чином, паливо, і лише в останньому столітті другого тисячоліття торфові болота прилучено до сільськогосподарського і лісового виробництва. Подальше ведення землеробства на осушуваних грунтах гумідної зони України передбачає створення на них міцної кормової бази для тваринництва, що водночас забезпечує ефективне використання меліорованих земель та запобігає негативним екологічним наслідкам, які так чи інакше спричиняються сільськогосподарською діяльністю.

Основою сучасних наукових розробок стосовно використання органогенних грунтів є раціональне витрачання органічної маси торфу з одночасним ефективним використанням потенціальної родючості грунтів. А це можливо тоді, коли виявлені закономірності трансформації торфовищ спричинені сільськогосподарським виробництвом, будуть науково обґрунтовано скеровуватися в потрібному напрямку.

Актуальність теми. Багатьма дослідниками гумідної зони виявлено певні закономірності трансформації торфовищ під дією сільськогосподарського виробництва. Проте з огляду на тривале (понад 50 років) використання цих грунтів, зміну форм власності на землю та екологічний стан в Україні, більшість раніше розроблених рекомендацій з використання осушуваних грунтів потребує значних уточнень. Тому й виникла нагальна потреба у вивченні комплексу агроекологічних та агрохімічних досліджень трансформації органогенних грунтів при їх сільськогосподарському використанні з урахуванням енергозбереження та екологічної збалансованості агроландшафтів у басейнах малих річок гумідної зони України.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дослідження пов'язані з дисертаційною роботою є складовою частиною тематики лабораторії землеробства на осушених землях Інституту землеробства УААН і виконані у відповідності з науково-технічною програмою (НТП) Української академії аграрних наук на 1991-1995 рр. “Продовольство-95” проекту “Родючість грунтів”, № держреєстрації UA01001676P, та з НТП “Ресурсозберігаюче водовикористання в АПК” на 1996-2000 рр., № держреєстрації 0136018394.

Мета і завдання досліджень - встановити вплив сільськогосподарського використання на трансформацію органогенних грунтів, їхню родючість, здатність накопичувати важкі метали й радіонукліди, екологічне становище, а також дію структури посівних площ з різним поєднанням польового й лучного періодів і системи удобрення на врожай сільськогосподарських культур і його якість.

У завдання досліджень входило:

–

– виявити закономірності накопичення важких металів і радіонуклідів в органогенних грунтах та в продукції сільськогосподарських культур;

– оцінити вплив антропогенних факторів призаплавних земель на забруднення заплавних грунтів і грунтових вод;

– дати біоенергетичну та екологічну оцінку ефективності вирощування кормових культур і рекомендувати заходи щодо екологічно збалансованого використання осушуваних земель.

Об'єкт досліджень – процес трансформації органогенних грунтів зони осушувальних меліорацій під впливом антропогенних факторів (сівозмін, удобрення, обробітку грунту, регулювання водного режиму, структури посівних площ тощо) та екологічні явища, які виникають у процесі сільськогосподарського використання осушуваних грунтів гумідної зони України.

Предметом досліджень є осушувані органогенні грунти Полісся та Лісостепу, їх сільськогосподарське використання із застосуванням різних елементів системи землеробства: структури посівних площ, обробітку грунту, удобрення, сівозміни, причинно-наслідкові зв'язки, що при цьому виникають і впливають на екологічний стан довкілля в зоні заплав малих річок під впливом сільськогосподарської діяльності та радіонуклідного забруднення. Важливим питанням є також сучасний механізм високопродуктивного екологічного збалансованого сільськогосподарського використання осушуваних грунтів гумідної зони.

Методи дослідження: моніторинг – для вивчення впливу тривалого сільськогосподарського використання осушуваних грунтів та визначення радіоактивного їх забруднення; візуальний та вимірювально-ваговий - для фенологічних спостережень за мінливістю рослин, їх ботанічним складом, продуктивністю; електрофотометрія з використанням комп'ютерів – для зоотехнічної характеристики якості корму, а також отримання вихідних даних для енергетичної оцінки кормів; хімічний – для визначення агро- та фізико-хімічних властивостей грунтів; математико-статистичний – для оцінки вірогідності одержаних результатів; розрахунково-порівняльний – для встановлення екологічної та енергетичної ефективності високопродуктивного використання осушуваних грунтів з екологічною збалансованістю.

Наукова новизна досліджень полягає у виявленні закономірностей впливу тривалості та способу сільськогосподарського використання на трансформацію та родючість торфовищ, забруднення грунтів і грунтових вод, нагромадження важких металів і радіонуклідів в органогенних грунтах та в продукції сільськогосподарських культур. Для осушуваних грунтів вперше встановлені взаємозв'язки між агроекологічними факторами трансформаційних процесів торфовищ та продуктивними властивостями рослин і агрофітоценозів, що дозволило розробити агрозаходи, спрямовані на високопродуктивне та екологічно збалансоване використання осушуваних грунтів України: введення кормових сівозмін з однією просапною культурою; заміна оранки на поверхневий обробіток; розширення лучного періоду в сівозміні; застосування розрахункових доз мінеральних добрив; добір кормових культур.

Практична цінність одержаних результатів. Комплексна оцінка проведених досліджень дозволила розробити рекомендації виробництву щодо управління процесом мінералізації органічної речовини торфовищ, запобігання забрудненню заплавних грунтів та грунтових вод, забезпечення продуктивного і ощадливого використання потенційної родючості органогенних грунтів та отримання на них по 80-90 ц/га кормових одиниць високі якості при істотному зменшенні втрат (в 1.2-1.5 рази) органічної речовини.

Виробничу перевірку отриманих даних і розроблених заходів стосовно ефективного використання осушуваних грунтів проведено в умовах дослідного господарства (ДГ) Інституту сільськогосподарської мікробіології УААН у Чернігівському районі Чернігівської області на загальній площі 86 га.

Особистий внесок здобувача - огляд та аналіз вітчизняної та зарубіжної літератури з указаної проблеми, обгрунтування і розробка програми досліджень, проведення польових і лабораторних дослідів, впровадження наукових розробок у виробництво, написання окремих статей здійснено самостійно автором. Підготовку й опрацювання матеріалів для опублікування проведено також самостійно або у співавторстві з рівною участю у виконаній роботі.

Апробація праці. Основні положення дисертації оприлюднено і обговорено на конференціях молодих учених та спеціалістів Інституту землеробства (1998-1999рр.), міжнародній науково-практичній конференції “Землеробство ХХІ століття – проблеми та шляхи вирішення (1999 р.), засіданнях лабораторії землеробства на осушених землях та методичної комісії ІЗ УААН (1996-2000 рр.).

Публікації результатів досліджень. Основні положення, висновки та рекомендації виробництву за темою дисертації опубліковано в 9 наукових працях, в тому числі 4-х фахових виданнях.

Структура та обсяг роботи. Дисертація викладено на 146 сторінках машинописного тексту. Складається з вступу, 8 розділів, висновків та пропозицій виробництву. Включає 35 таблиць, 7 рисунків і 5 додатків. Список використаних літературних джерел охоплює 202 найменування, в тому числі 13 надрукованих латинським шрифтом.

Зміст роботи

РОЗДІЛ 1. ОРГАНОГЕННІ грунти та їх екологічно збалансоване сільськогосподарське використання

Подано стислий огляд літературних джерел з питань сучасного стану органогенних грунтів та їх трансформації, екологічних наслідків меліорації та сільськогосподарського використання в цілому, а також водного режиму та основних напрямків ефективного використання осушуваних грунтів.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1. Грунтові умови

Дослідження проводилися в 1993-1995 рр. на Гостомельському опорному пункті лабораторії землеробства на осушуваних землях (заплава р.Ірпінь) та панфильській дослідній станції Інституту землеробства УААН (заплава р.Супій), розташованих відповідно у Поліссі (Києво-Святошинський) та Лісостепу (Яготинський райони Київської області).

Супійська та Ірпінська осушувально-зволожувальні системи дозволяють регулювати водний режим грунту в необхідних межах для сільськогосподарських культур шляхом підгрунтового зволоження – шлюзуванням.

Грунти дослідного поля Панфильської дослідної станції типові для Лісостепу і належать до староорних добре розкладених, карбонатних торфовищ із слаболужною реакцією (рН сольове 7,4-7,6), зольністю - 40-55, валовим вмістом азоту - понад 1.9, фосфору – 0.4, калію –0.17, кальцію –20.0 і натрію – 7.2%.

На Гостомельському опорному пункті дослід було закладено на середньоглибокому добре розкладеному типовому для Полісся торфовищі із слабокислою реакцією грунтового розчину, низьким вмістом валових форм калію (0.09-0.1%); фосфору (0.8-0.9%) та високим - азоту (2.8-3.4% на абсолютно суху наважку). Зольність шару торфу 0-30 см становить 21.5%.

2.2. Погодно-кліматичні умови

Метеорологічні умови районів, в яких проводились дослідження, характерні для Полісся та Лісостепу. Це помірно континентальний теплий клімат із середньою зволоженістю зони. Середньодобова температура повітря за рік на Гостомельському пункті складала в 1993 р. – 7.5, 1994 р. – 8.4, 1995 р. – 8.70С при нормі 6.80С. За вказані роки випало відповідно 565, 460 і 580 мм опадів при нормі 570 мм. На Панфильській дослідній станції температура повітря становила в 1998 р. –16.1, 1999 р. – 17.2, 2000 р. –17.30С при нормі 15.10С, а кількість опадів - відповідно 336, 258 і 600 мм при нормі 327 мм.

2.3. Методика досліджень

Дослідження на Гостомельському опорному пункті проводилися у стаціонарному досліді за схемою, наведеною в таблиці 1. Площа посівної ділянки 32, облікової – 25 м2. Повторність досліду – чотириразова. За темою вивчали чотири блоки питань.

1. Мінералізація та баланс органічної речовини торфу. Мінералізацію досліджували в двох напрямках:

а) інтенсивність її під різними сільськогосподарськими культурами та залежно від добрив;

б) визначення балансу органічної речовини за різного використання торфовищ.

Інтенсивність мінералізації торфу визначали за вмістом рухомих форм азоту в шарі грунту 0-30 см три рази за вегетацію при беззмінному вирощуванні багаторічних трав і в просапній сівозміні.

Баланс органічної речовини торфового грунту за різного його використання вивчали за балансом азоту і наявністю рухомого азоту в грунті на початку спостережень (за даними аналізу грунту): внесено з мінеральними добривами (згідно зі схемою досліду), надходження з атмосферними опадами, вміст у кореневих і пожнивних рештках, газоподібні втрати (за літературними даними), винесено урожаєм (за даними аналізу рослин), залишилося в грунті рухомого азоту на кінець спостережень та вимивання в грунтові води (за даними аналізу грунту).

Таблиця 1

Схема досліду на Гостомельському опорному пункті ІЗ УААН

№

сівозміни | Сівозміна | Дози мінеральних добрив

за варіантами | 1

(контроль) | 2 | 3 | 2а | Травопільна:

багаторічні трави 1-2-3 років використання; буряки столові; поукісно редька олійна з вівсом; трави однорічні + залуження | без добрив | К150 | Р45К150 | (50+50+50) | (50+50+50) | під однорічні культури | без добрив | К60 | Р45К60 | 3 | Беззмінне вирощування

багаторічних трав (5-8 років) | К150 | Р45К150 | N90 | (50+50+50) | (50+50+50) | (45+45) | без добрив | Р45К150 | (50+50+50) | 3а | Просапна:

буряки кормові, морква столова, буряки столові | без добрив | К150 | Р45К150 | 4 | Травопільна:

багаторічні трави 1-2-3 років використання; поукісно редька олійна з вівсом; буряки кормові; горох-овес + редька олійна + залуження | К100 | Р45К100 | N90 Р45 | (50+50) | (50+50) | (45+45) | під однорічні культури | без добрив | К60 | Р45К60 |

2. Міграцію поживних речовин грунту і мінеральних добрив у грунтові води вивчали на багаторічних травах (сівозміна 2а); їхній монокультурі; кормових буряках (сівозміна 3 на варіантах добрив РК і NРК). Зразки ґрунтової води відбирали в оглядових колодязях на кожному із зазначених варіан-тів восени, у жовтні та навесні, після розмерзання грунту, з одночасним відбором ґрунтових зразків з шарів 0-30 і 30-60 см та з наступним визначенням: сухого та мінерального залишку, нітратного й аміачного азоту, рухомих форм фосфору й калію, концентрації катіонів та аніонів (Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, Hco3 2-, O42-).

3. Визначення вмісту нітратів, важких металів і радіонуклідів у грунті та рослинній продукції:

а) вміст нітратів у грунті (0-30 см) і в рослинній продукції визначали на всіх культурах сівозміни 2-а при беззмінному вирощуванні багаторічних трав; у сівозміні 4 - лише на кормових буряках, а кількість нітратів у грунті - тричі за вегетацію: після внесення мінеральних добрив та після першого і другого укосів;

б) вміст важких металів визначали на варіантах перелічених у пункті 3а, в шарі грунту 0-30 см один раз за вегетацію, а також у рослинних зразках (кількість міді, свинцю, заліза, марганцю, молібдену, алюмінію, кадмію, стронцію, цезію);

в) аналіз грунту на вміст радіонуклідів проводили в шарах 0-10, 10-20, 20-30 см, крім названих вище варіантів (пункти 3а, б), а також на цілині, де грунт не обробляли механізмами з часу аварії на ЧАЕС (1986р.);

г)вплив досліджуваних факторів на продуктивність сільськогосподарських культур різної спеціалізації сівозмін.

Мінеральні добрива вносили у формах: калій - калійної солі, фосфор - гранульованого суперфосфату, азот - аміачної селітри. Система обробітку грунту в дослідах полягала в оранці пласта багаторічних трав на глибину 25-27 см з попереднім фрезуванням дернини на 10-12 см під однорічні культури, включаючи й просапні.

Агротехніка вирощування сільськогосподарських культур у досліді була загальноприйнятою з мінімальним застосуванням пестицидів.

На Панфильській дослідній станції дослідження проводилися за схемою:

1 – безмінне вирощування багаторічних трав;

2 – просапна сівозміна з таким набором культур: 1-3 поля - багаторічні; 4 – багаторічні трави на два укоси+редька олійна на зелений корм; 5 – буряки кормові; 6-7 – кукурудза на силос; 8 – однорічні трави на зелену масу+літній посів багаторічних трав;

3 – кормова сівозміна з коротким польовим періодом: 1-4 поля багаторічні трави; 5 – багаторічні трави на два укоси+редька олійна на зелену масу; 6 – кукурудза на силос+посів багаторічних трав.

Крім цього, на станції аналізували дані багаторічних (1957-2000 рр.) спостережень за зміною водно-фізичних і агрохімічних властивостей торфовищ під дією сільськогосподарського використання та за його впливом на екологічну ситуацію в заплавах малих річок гумідної зони України.

Вносили мінеральні добрива за схемою, наведеною в таблиці 5.

У рослинних зразках визначали вміст: сухої речовини термостатно-ваговим методом, загального азоту за К”єльдалем, Р і К - за методикою Гінзбург з подальшим визначенням Р2О5 - колориметрично, К2О - на полуменевому фотометрі, нітратів - іонометрично за допомогою іонселективного електрода, золи - ваговим методом після озолення.

У грунтових зразках визначали: вологість грунту - термостатно-ваговим методом; кількість нітратного азоту - колориметричним за допомогою дисульфофенолової кислоти, аміачного азоту - з реактивом Несслера, Р і К - в лактатній витяжці за Егнером-Рімом з наступним визначенням Р2О5 на фотоколориметрі; К2О - на полуменевому фотометрі; Са – на кальциметрі.

Досліджували також водно-фізичні показники грунту: питому вагу - пікнометричним, рН-електрометричним методом, об'ємну масу - за до-помогою об'ємного циліндра (500 см3). Паралельно, один раз у 5 днів проводили спостереження за рівнем ґрунтових вод на дослідних ділянках за допомогою водомірних колодязів.

Розділ 3. ВОДНИЙ РЕЖИМ ГРУНТУ ЗАЛЕЖНО ВІД МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ УМОВ, МЕЛІОРАТИВНИХ ТА АГРОТЕХНІЧНИХ ФАКТОРІВ

На Гостомельському опорному пункті рівень грунтових вод у 1993-1995 рр. в середньому за вегетацію становив 85, 80 і 76 см від поверхні грунту, а на Панфильській дослідній станції у 1998-2000 рр. - відповідно 67, 80 і 71 см, тобто наближався до оптимальних показників. Вологість активного шару грунту мало залежала від варіантів досліду. Слід відмітити, що за всі роки досліджень вологість грунту в обох дослідах не опускалася нижче 40% від повної вологоємкості і не перевищувала 85%. Це відповідає оптимальній вологості для культур у досліді. Причина полягає у тому, що осушувально-зволожуюча система забезпечувала регулювання водного режиму грунту в межах норми осушення.

РОЗДІЛ 4. ВПЛИВ СІВОЗМІН І СИСТЕМИ УДОБРЕННЯ НА МІНЕРАЛІЗАЦІЮ ТА БАЛАНС ОРГАНІЧНОЇ РЕЧОВИНИ

4.1. Вплив сільськогосподарських культур та системи удобрення на накопичення рухомих форм азоту в торфовищах

Дослідження показали, що мінерального азоту найбільше накопичувалось під культурами просапної сівозміни за фосфорно-калійного удобрення – 171,8 кг/га, тоді як за калійного – 148,8. При беззмінному вирощуванні багаторічних трав запаси азоту помітно збільшуються за рахунок внесення повного мінерального добрива, але вони значно менші проти показників просапної сівозміни – 141 кг/га. У травопільній сівозміні запаси азоту значно більше залежали від набору культур, ніж від внесення добрив. Вони були менші порівняно з просапною сівозміною на 16.3 кг/га по фону калійних і на 28.8 кг/га - фосфорно-калійних добрив.

В грунті Гостомельського опорного пункту запаси мінерального азоту впродовж 1993-1995 рр. були найбільшими під культурами просапної сівозміни, що зумовлено інтенсивнішою мінералізацією торфу і меншим використанням сполук азоту рослинами порівняно з накопиченням у грунті і використанням його культурами суцільного посіву, зокрема багато- та однорічними травами.

4.2. Баланс органічної речовини та азоту в торфовому грунті під культурами залежно від системи удобрення

підрахунки показали негативний баланс азоту на всіх трьох варіантах досліду (табл.2). Слід лише зауважити, що абсолютні втрати торфу були більшими під просапними культурами.

Для останніх травопільна сівозміна виявилась ефективнішою порівняно з просапною. Урожайність сухої речовини основної та побічної продукції столових буряків у травопільній сівозміні була вдвічі вища, темпи мінералізації дещо вищі, проте абсолютні втрати торфу в 1.2-1.5 рази нижчі. На кожну тонну втраченого торфу отримано більше сухої речовини (7.58 ц/га) порівняно з просапною сівозміною (5.1 ц/га).

Таблиця 2

Ефективність вирощування культур у різних сівозмінах на осушених торфовищах заплави р.Ірпінь (фон Р45К150), середнє за 1993-1995 рр.

Культура | Сівозміна | Продуктив-ність,

ц/га сухої речовини | Мінералі-зувалось

торфу за вегетацію,

т/га | Абсолютні втрати

торфу,

т/га | Отримано сухої речовини

на 1 т втрат торфу,

ц | Багаторічні трави | у сівозміні | 133.0 | 21.50 | -3.70 | 48.50 | беззмінне вирощування трав | 104.6 | 17.23 | -4.58 | 22.83 | Столові буряки | травопільна | 105.4 | 15.95 | -13.91 | 7.58

просапна | 53.8 | 11.60 | -10.48 | 5.13 | Таким чином, вирощування багаторічних трав на осушених торфовищах, особливо в травопільній сівозмінах, де вони займають не менше 50%, є істотним фактором зниження темпів мінералізації торфу та збереження органічної речовини.

4.3. Вплив сільськогосподарського використання органогенних

грунтів на зміну їх властивостей

Аналіз зондування торфовища в заплаві р.Супій майже за 43 роки показує (табл.3), що перші 24 роки (1957-1981 рр.) щорічне спрацювання торфового шару відбувалося досить активно, а в наступні 19 (1981-2000 рр.) цей процес уповільнювався. Зменшення товщини торфового шару пов'язане не тільки з мінералізацією органічної маси, а й його ущільненням. Про це свідчать дослідження зміни водно-фізичних властивостей грунту. Так, об'ємна маса глибокого торфовища за 43 роки збільшилася з 0.214 до 0.306, тобто зменшення товщини торфовища за рахунок ущільнення становило 30%.

Значно зросла кількість СаСО3 в грунті. Вміст валових форм азоту постійно знижувався, тоді як фосфору й калію істотно збільшувався перші 24 роки, а останні 19 залишався незмінним.

Таблиця 3

Спрацювання торфового горизонту в період сільськогосподарського використання осушуваних грунтів заплави р.Супій

Підтип грунту на початок досліджень | Товщина шару торфу, см | Зменшення товщини шару торфу, см | рік | середнє по роках | всього за 43 роки | середнє за рік | 1957 | 1981 | 2000 | 1957-1981 | 1981-2000 | Торфо-глейовий | 47 | 27 | 24 | 0.8 | 0.2 | 23 | 0.5 | Торфовища не глибокі | 78 | 45 | 38 | 1.4 | 0.4 | 40 | 0.9 | Торфовища середньоглибокі | 133 | 91 | 73 | 1.8 | 0.9 | 60 | 1.4 | Торфовища глибокі | 155 | 101 | 79 | 2.2 | 1.2 | 76 | 1.8 |

РОЗДІЛ 5. Вплив сівозмін та мІнеральних добрив на

поживниЙ РЕжим ТОРФОВИЩ

5.1. Динаміка рухомих поживних речовин у торфовищах

спостереження за динамікою основних елементів живлення в торфовищі показали, що під просапними культурами (сівозміна 3-а) рухомого азоту накопичується в 5-6 разів більше, ніж на травах при беззмінному їх вирощуванні з внесенням фосфорно-калійних добрив. Вміст фосфору й калію в грунті мало залежав від агрозаходів, а більше від внесених добрив. Найбільше аміачного і нітратного азоту накопичується в грунті в осінній період. Встановлено, що найменше торфовища забезпечені калієм.

5.2. Інфільтрація поживних речовин у грунтові води

Серед поживних речовин найбільше вимиваються в грунтові води нітратний та аміачний азот. До того ж значно більше його інфільтрується під просапними культурами (5.7-18.4 мг) порівняно з культурами суцільного посіву (3,7-4,6 мг на 1 л дренажної води). Найпасивніше мігрують у грунтові води сполуки фосфору (0.08-1.3 мг на 1 л води).

Встановлено, що зменшення вимивання поживних речовин у грунтові води забезпечується в першу чергу структурою посівних площ із збільшенням лучного періоду в сівозміні та обмеженням підйому рівня води до 60-50 см від поверхні грунту, а також створенням оптимальних умов для росту й розвитку сільськогосподарських культур.

РОЗДІЛ 6. НАКОПИЧЕННЯ важких металів і радіонуклідів

в органогенних грунтах та У продукції сільськогосподарських культур

6.1. Вплив мінеральних добрив на вміст важких металів

у грунті і рослинах

Встановлено, що вапнування кислих грунтів є ефективним заходом, котрий сприяє зниженню токсичності важких металів. Коефіцієнт їх рухомості при вапнуванні зменшується в кілька разів: кобальту - 2.5-4, міді – 2-3, ртуті - 5-6, свинцю –3-5.

Значна роль у нейтралізації токсичних властивостей важких металів належить гумусу грунту. Він зв'язує, наприклад, іони кадмію та нікелю в малодоступні для рослин форми. Тому необхідно підвищувати вміст гумусу в грунті.

Внесення мінеральних добрив впливає також на токсичність важких металів. Так, азотні добрива знімають негативну дію свинцю, миш'яку, міді. Наявність мінеральних фосфатів послаблює шкідливу дію кадмію та свинцю на рослини. Використання сполук магнію знижує токсичну дію на рослини надлишку фтору й нікелю. Додавання в грунт сірки хімічно зв'язує ртуть.

6.2. Вміст радіонуклідів у органогенних грунтах і в рослинах залежно

від характеру їх використання

При щільності забруднення грунту до 15 Кі/км2 вміст радіоцезію в урожаї практично всіх овочевих культур не перевищує міжнародної норми, згідно з якими допустимий вміст радіоцезію в овочах та картоплі становить 2 х10-8 Кі/кг, або 740 Бк/кг споживаної продукції (міжнародна норма 1.6 х10-8 Кі/кг, або 600 Бк/кг).

У сіні сіяних трав концентрація радіоцезію вища, ніж у зеленій масі. Найнижчими рівнями забруднення вирізняється зелена маса кукурудзи. Серед зернових культур найменш забруднене зерно кукурудзи, тритікале, проса. Зернобобові культури характеризуються високими рівнями забруднення порівняно з зерновими колосовими. Найбільше накопичує радіоцезію в урожаї гречка. На підставі цих даних шляхом добору культур можна одержувати менш забруднену продукцію рослинництва.

РОЗДІЛ 7. ПРОДУКТИВНІСТЬ СІВОЗМІН ТА БІОХІМІЧНИЙ СКЛАД УРОЖАЮ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

7.1. Продуктивність культур залежно від агрозаходів

Результати вивчення продуктивності сівозмін залежно від мінерального удобрення показали (табл.4, 5), що найпродуктивнішими були травопільна (79.5-113.7 ц/га сухої речовини) та беззмінне вирощування багаторічних трав (108.2-127.0 ц/га) порівняно з просапною сівозміною (72.8-83.4 ц/га). Внесення азотних добрив на фоні Р45К150 за беззмінного вирощування трав дає приріст сухої речовини 38 ц/га. Із старінням травостою ефективність цих добрив посилюється. Буряки столові забезпечили у травопільній сівозміні в 1.5 рази вищий урожай сухої речовини порівняно з просапною.

Приріст урожаю багаторічних трав у заплаві р.Супій за внесення К180 у середньому за 3 роки становив, %: у перший рік вирощування - 29.6, другий – 66.6, третій – 47.3 і четвертий – 71.6 по відношенню до варіанту без добрив. Значно менший приріст від використання калійних добрив відмічено в однорічних трав (13-15%) та просапних культур (24.6-35.5%). Ще нижчу ефективність спостерігали від внесення фосфорних добрив, де приріст

Таблиця 4

Продуктивність сівозмін на осушуваних торфовищах Гостомельського опорного пункту, ц/га абсолютно сухої маси

Сівозміна | Удобрення | Рік | Середнє за 1993-1995 рр. | 1993 | 1994 | 1995 | Просапна | без добрив | 73.0 | 70.5 | 73.4 | 71.4 | К150 | 84.0 | 78.4 | 80.5 | 80.9 | Р45К150 | 79.8 | 80.5 | 91.3 | 83.4 | Травопільна | без добрив | 104.1 | 73.0 | 71.5 | 84.6 | К150 | 107.6 | 89.8 | 83.2 | 95.8 | Р45К150 | 135.5 | 99.4 | 100.6 | 113.7 | Беззмінне вирощування багаторічних трав | без добрив | 138.0 | 64.4 | 94.2 | 98.9 | К150 | 125.0 | 65.7 | 122.0 | 104.1 | Р45К150 | 167.7 | 79.9 | 133.0 | 127.0 | НІР05 3.8 3.1 3.9

урожаю сухої маси багаторічних трав становив 8.4-18.2, кукурудзи на силос – 4.5, кормових буряків – 6.8-15.0 ц/га).

Подібну залежність відмічено і на Гостомельському опорному пункті.

Таблиця 5

Продуктивність сівозмін на осушуваних грунтах Панфильської дослідної станції, ц/га абсолютно сухої маси

Сівозміна | Удобрення | Рік | Середнє за 1997-1999 рр. | 1997 | 1998 | 1999 | Просапна | без добрив | 42.4 | 59.3 | 51.8 | 51.8 | К180 | 58.8 | 65.1 | 69.8 | 64.6 | Р60К180 | 63.7 | 68.3 | 78.2 | 70.1 | N90 Р60К180 | 63.6 | 74.2 | 80.6 | 72.8 | Травопільна | без добрив | 52.2 | 42.6 | 38.1 | 44.3 | К180 | 73.7 | 62.0 | 55.9 | 63.9 | Р60К180 | 85.7 | 67.5 | 69.8 | 74.3 | N150 Р60К180 | 90.9 | 77.2 | 70.4 | 79.5 | Беззмінне вирощування багаторічних трав | без добрив | 51.8 | 49.4 | 45.8 | 49.0 | К180 | 99.5 | 83.8 | 74.5 | 85.9 | Р60К180 | 109.6 | 94.9 | 82.3 | 95.6 | N150 Р60К180 | 119.7 | 111.5 | 90.3 | 108.2 | НІР05 3.5 2.9 3.1

7.2. Біохімічний склад урожаю

Сівозміна та удобрення істотно впливають на вихід протеїну та кормових одиниць з сівозмінної площі. Так, за першим з цих двох показників переважали культури травопільної та просапної сівозмін (2.9 ц/га перетравного протеїну) порівняно з багаторічними травами за беззмінного їх вирощування (2.1 ц/га). При внесенні лише калійних добрив найменший вихід протеїну відмічено у просапній сівозміні, структура якої не включає багаторічні трави.

З внесенням фосфорно-калійних та повного мінерального добрива найвищий вихід перетравного протеїну спостерігали у травопільній сівозміні – 4.8-5.1 ц/га, проти 4.1-4.7 за беззмінного вирощування багаторічних трав і 3.9-4.1 у просапній сівозміні.

Щодо виходу кормових одиниць із сівозмінної площі, то вищий вихід їх (46.5-56.9 ц/га) спостерігається у просапній сівозміні на варіантах досліду без внесення добрив та калійного удобрення проти цих же варіантів у травопільній (37.5-53.2 ц/га) та за беззмінного вирощування трав (31.1-54.6 ц/га).

Використання фосфорно-калійних добрив вихід кормових одиниць з сівозмінної площі травопільної та просапної сівозмін вирівнюється (62.1-62.2 ц/га), при меншому виході їх (60.7 ц/га) за беззмінного вирощування багаторічних трав. При внесенні повного мінерального добрива найвищий вихід кормових одиниць мав місце при беззмінному вирощуванні трав (68.7 ц/га), а найнижчий – з просапної сівозміни (64.5 ц/га).

Закономірності за вмістом фосфору в урожаї культур залежно від удобрення та структури посівних площ не спостерігали. Найвищий вміст калію в кормі був на варіантах з використанням фосфорно-калійних добрив. Внесення азотних добрив обумовило істотне зниження вмісту цього елементу в рослинах.

Як за виходом протеїну, так і за вмістом у кормі фосфору й калію найкращі показники були у продукції отриманої з травопільної сівозміни.

7.3. Накопичення нітратів у продукції сільськогосподарських культур

Дослідження, проведені в заплаві р.Ірпінь, показали, що вміст нітратів у продукції на ділянках без удобрення в середньому за три роки перевищував допустимі концентрації більше, ніж у 2 рази. Лише в 1994 р. цей показник був нижчим від допустимих.

Внесення фосфорно-калійних добрив сприяло зменшенню кількості нітратів у рослинній продукції майже в 2 рази, особливо у багаторічних травах за беззмінного вирощування. В однорічних травах цей показник був у 8-10 разів вищий порівняно з багаторічними і значно перевищував ГДК (відповідно 10339 мг/кг сирої речовини проти 1000 мг).

Отже, основними чинниками запобігання перевищенню ГДК щодо нагромадження нітратного азоту в сільськогосподарській продукції є внесення помірних доз повного мінерального добрива, введення сівозмін з культурами, здатними менше накопичувати нітратів, створення умов для обмеженої мінералізації торфу (використання сівозмін з коротким польовим періодом, обмеження оранки грунту, сівба багаторічних трав).

РОЗДІЛ 8. ЕНЕРГЕТИЧНА ТА ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ АГРОЗАХОДІВ ЩОДО ВИКОРИСТАННЯ ОСУШУВАНИХ ГРУНТІВ

8.1. Енергетична ефективність агрозаходів

Одержані показники свідчать (табл.6), що в середньому за роки досліджень вихід обмінної енергії у травопільній сівозміні був істотно вищий при вирощуванні багаторічних трав та порівняно з просапною сівозміною.

Водночас повні енерговитрати, як на один гектар, так і на отримання одного кілограма абсолютно сухої маси, мали зворотні показники. В цілому спостерігається збільшення енерговитрат із збільшенням польового періоду в сівозміні.

Найвищий коефіцієнт енергетичної ефективності відмічено на посівах багаторічних трав з внесенням повного мінерального добрива (5.7). У просапній сівозміні він був нижчий майже у 3.4 рази (1.69), а у травопільній показники з енерговитрат були проміжні.

Отже, просапна сівозміна (з набором культур: буряки кормові, морква столова, буряки столові) є найбільш енергоресурсовитратною. Енергозберігаюча система використання осушуваних торфових грунтів повинна базуватися на збільшенні лучного періоду в сівозміні, яка до того ж є важливим заходом, що сприяє збалансованому природокористуванню в зоні осушувальних меліорацій.

8.2. Економічна ефективність агрозаходів

Дослідження, проведені в умовах Гостомельського опорного пункту, показують (табл.6), що загальні витрати підвищувалися від просапної сівозміни до беззмінного вирощування трав. Насамперед, це пов'язано із значними витратами на внесення мінеральних добрив під багаторічні трави. Так, середня щорічна вартість внесених мінеральних добрив становила для просапної сівозміни - 65 грн, травопільної – 37-63, беззмінного вирощування трав – 143-250.

Водночас вартість вирощеної продукції була значно нижчою за беззмінного вирощування багаторічних трав та травопільної сівозміни порівняно з просапною, що й забезпечило вищі економічні показники(умовно чистий прибуток, рівень рентабельності)

Таким чином, проведені нами енергетична та економічна оцінка сівозмін з різними лучним та польовим періодами, а також удобрення показує, що травопільна сівозміна має проміжні біоенергетичні показники

(коефіцієнт енергетичної ефективності 2.31-2.99) між просапною сівозміною (1.46-1.69) і беззмінним вирощуванням багаторічних трав (4.96-5.70). Собівартість одиниці продукції при повному мінеральному удобренні найнижча у травопільній сівозміні та на посівах багаторічних трав (16.6 коп за 1 кг сухої речовини), а рівень рентабельності в цих варіантах найвищий (203%).

ВИСНОВКИ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Для підтримання в заплавних органогенних грунтах Центрального Полісся та Лісостепу України позитивного балансу органічної маси торфу, зниження термінів його спрацювання та вимивання поживних речовин у грунтові води з одночасним забезпеченням високої продуктивності агроценозу та запобігання надлишковому накопиченню нітратного азоту в сільськогосподарській продукції потрібно запроваджувати травопільні сівозміни з однією просапною культурою та лучним періодом не менше 5-6 років. Водночас належить вносити фосфорно-калійні добрива під однорічні культури та багаторічні трави першого-другого років користування, а починаючи з трав третього (за умов недостатнього забезпечення грунту рухомим азотом) і з другого років - повне мінеральне добриво в дозах, розрахованих на заплановану врожайність культур.

Список робіт, опублікованих по темі дисертації

1.

2.

3.

4.

5.