Національний науковий центр “

Інститут грунтознавства та агрохімії

ім. О.Н. Соколовського”

Новак Юрій Васильович

УДК 631.86:633.63:631.4

ЕФЕКТИВНІСТЬ застосування РІЗНИХ видів ОРГАНІЧНИХ ДОБРИВ ПІД ЦУКРОВІ БУРЯКИ НА ЧОРНОЗЕМІ ОПІДЗОЛЕНОМУ

ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

06.01.04 – агрохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Харків – 2002

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Уманській державній аграрній академії Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук,

Геркіял Олександр Михайлович,

Уманська державна аграрна академія,

професор кафедри агрохімії та ґрунтознавства

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук,

професор Бука Анатолій Янович, Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського”, головний науковий співробітник лабораторії органічних добрив та гумусу

доктор сільськогосподарських наук,

професор Дегодюк Едуард Григорович, Інститут землеробства УААН, головний науковий співробітник відділу агрохімії та фізіології рослин

Провідна установа: Інститут агроекології і біотехнології,

Українська академія аграрних наук, м. Київ.

Захист відбудеться “15” жовтня 2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.354.01 в Національному науковому центрі “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського” за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного наукового центру “Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського” за адресою: 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4.

Автореферат розісланий “12” вересня 2002 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Павленко О.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Потенціальні можливості цукрових буряків, як високопродуктивної культури, можуть реалізуватися лише при створенні їм сприятливих умов для розвитку оптимального листкового апарату і формування коренеплодів з високою якістю, які забезпечуються в значній мірі застосуванням органічних і мінеральних добрив.

В умовах кризових явищ сучасного сільськогосподарського виробництва, коли різко зменшилось поголів'я худоби і адекватно знизилось виробництво та внесення гною, виникає необхідність пошуків шляхів поповнення органічної частини ґрунту за рахунок застосування альтернативних органічних добрив, як передумови створення сприятливих для культурних рослин агрохімічних, водно-фізичних та біологічних властивостей ґрунту. Тому важливого значення в землеробстві набувають саме такі види органічних добрив, як нетоварна частина врожаю (солома, гичка, інші післяжнивні рештки), зелена маса посівів сидеральних культур та ін., в чому і полягає актуальність теми дисертації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Експериментальні та теоретичні дослідження виконували згідно з тематичними планами Уманської державної аграрної академії на 1999-2001 рр. за темою “Розробка та обґрунтування системи удобрення в польовій сівозміні Правобережного Лісостепу України” (№ держреєстрації 0196U012626 та НТП “Родючість ґрунтів” – 03.04 МВ/30-96), де автор був безпосереднім виконавцем досліджень як аспірант.

Мета і задачі дослідження. Дати порівняльну оцінку впливу застосування гною, соломи озимої пшениці, зеленої маси післяжнивного сидерального посіву редьки олійної і поєднання останніх на показники родючості ґрунту, продуктивність цукрових буряків і наступних ярого ячменю та кукурудзи на зерно, показати їх роль у забезпеченні потреб сільськогосподарського виробництва в органічних добривах. Відповідно до мети, в завдання досліджень входило вивчення впливу застосування різних видів та доз органічних добрив на:–

агрохімічні, водно-фізичні та біологічні показники родючості ґрунту;–

ферментативну активність ґрунту залежно від рівня його родючості;–

ріст, розвиток та формування величини і якості врожаю коренеплодів цукрових буряків;–

продуктивність ячменю ярого і кукурудзи на зерно відповідно в першій та другій післядії;–

економіко-енергетичну їх ефективність.

На підставі одержаних даних досліджень розробити рекомендації виробництву з ефективного застосування різних видів та доз органічних добрив при вирощуванні цукрових буряків.

Об'єкт досліджень — дія та післядія різних видів органічних добрив на агрохімічні, водно-фізичні та біологічні показники родючості ґрунту і продуктивність сільськогосподарських культур.

Предмет досліджень — чорнозем опідзолений, різні види та дози органічних добрив, цукрові буряки, ярий ячмінь та кукурудза.

Методи дослідження. Польові короткотривалі досліди, лабораторні дослідження біологічної, ферментативної активності ґрунту та його агрохімічних характеристик. Польова біометрія та визначення продуктивності цукрових буряків, ярого ячменю і кукурудзи на зерно. Економічний і енергетичний аналіз. Статистичні методи обробки експериментальних даних.

Наукова новизна одержаних результатів. Для умов нестійкого зволоження Правобережного Лісостепу України на чорноземі опідзоленому важкосуглинковому вперше дана оцінка та доведена доцільність застосування різних видів та доз органічних добрив і їх поєднань у ланці польової сівозміни: озима пшениця – цукрові буряки – ячмінь ярий – кукурудза на зерно (під цукрові буряки).

Доведена доцільність застосування соломи озимої пшениці і зеленої маси післяжнивного сидерального посіву редьки олійної під цукрові буряки на фоні внесення мінеральних добрив;–

встановлено, що застосування під цукрові буряки різних видів органічних добрив сприятливо впливає на показники вмісту гумусу і поживний режим ґрунту, біологічну активність та водно-фізичні параметри ґрунту;–

доведено, що із збільшенням вмісту гумусу в ґрунті від 2,86% до 3,68% застосування на органічне добриво соломи у поєднанні із зеленою масою сидеральної післяжнивної редьки олійної сприяє поліпшенню умов для гумусонакопичення;–

встановлено, що застосування на органічне добриво соломи і зеленої маси післяжнивної редьки олійної підвищує в прямій дії врожайність коренеплодів цукрових буряків і вихід цукру, а в післядії – зерна ячменю ярого;–

доведена економічна і енергетична доцільність впровадження у виробництво застосування під цукрові буряки, як органічних добрив, подрібненої соломи озимої пшениці у поєднанні із зеленою масою післяжнивної редьки олійної на фоні мінеральних добрив у дозі N120Р120К120.

Практичне значення одержаних результатів. З метою відтворення та підвищення родючості чорнозему опідзоленого важкосуглинкового Правобережного Лісостепу в польовій сівозміні і продуктивності цукрових буряків обґрунтовано доцільність застосування як органічних добрив соломи озимої пшениці у поєднанні із внесенням зеленої маси післяжнивного сидерального посіву редьки олійної на фоні внесення мінеральних добрив у дозі N120Р120К120.

Результати досліджень впроваджені в ПП “Промінь” Бершадського району Вінницької області на площі 61 га та в СТОВ “Дружба” Уманського району Черкаської області на площі 47 га.

Особистий внесок здобувача полягає в безпосередній участі в розробці програми і методики досліджень, закладанні і проведенні польових та лабораторних дослідів. Автор самостійно здійснив теоретичне обґрунтування, аналіз одержаної наукової інформації, її узагальнення, розробку наукових положень і висновків досліджень та рекомендацій виробництву.

Апробація результатів дисертації. Основні результати та положення дисертаційної роботи оприлюднені на наукових конференціях професорсько-викладацького складу і аспірантів Уманської державної аграрної академії (2000–2001); всеукраїнській конференції молодих вчених “Агроекологія як основа стабільності сільського господарства” (Харків, 2000); всеукраїнській науково-практичній конференції “Стан земельних ресурсів в Україні: проблеми, шляхи вирішення” (Харків, 2001); міжнародній науково-практичній конференції “Стратегія використання земельних ресурсів і перспективи ековиробництва в Україні на початку 21-го століття” (Харків, 2001); всеукраїнській науковій конференції молодих вчених і спеціалістів “Перспективи розвитку ґрунтознавства та агрохімії в новому тисячолітті ” (Харків, 2001); VI делегатському з'їзді ґрунтознавців та агрохіміків України (Умань, 2002).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 9 наукових праць, з яких 4 надруковано у виданнях, що затверджені ВАК України як фахові.

Структура дисертації. Робота складається із вступу, 6 розділів, висновків, списку використаних джерел, який включає 251 найменувань, в т.ч. 18 латиницею і 12 додатків. Об'єм дисертації 169 сторінок, містить 34 таблиці, 12 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Теоретичні передумови, проблеми та перспективи різних видів органічних добрив. Добрива – найбільш дієвий чинник інтенсифікації землеробства, засіб впливу на формування врожаю і якості одержаної сільськогосподарської продукції та кругообігу речовин. На відміну від природних ценозів, в агроекосистемах зменшується здатність до саморегуляції, тобто підтримання екологічної рівноваги. В названих процесах переваги застосування органічних добрив над мінеральними безперечні. За умов нестачі традиційних органічних добрив зростає роль застосування їх альтернативних видів у напрямку біологізації землеробства.

Дослідження порівняльної дії ефективності внесення гною, соломи та зеленої маси сидератів мають глибоку історію і залишаються предметом вивчення багатьох науковців сучасності. Встановлена достатньо висока ефективність застосування місцевих добрив і сидерації під основні сільськогосподарські культури. Проте в умовах нестійкого зволоження Правобережного Лісостепу України дані для обґрунтування доцільності використання нетоварної частини урожаю озимої пшениці та зеленої маси післяжнивної олійної редьки, як органічних добрив, під основну технічну культуру цукрові буряки – відсутні.

Аналіз джерел наукової літератури свідчить про розбіжність результатів досліджень щодо напрямку і рівня впливу застосування різних видів органічних добрив і саме тому вони потребують уточнення і коригування відносно конкретних ґрунтово-кліматичних умов і агрокультури.

Умови та методика проведення досліджень. Дослідження проводили протягом 1999–2001 рр. на дослідному полі Уманської державної аграрної академії, розташованому в Середньо-Дніпровсько-Бузькому окрузі Лісостепової Правобережної провінції України.

Ґрунт дослідного поля – чорнозем опідзолений важкосуглинковий на лесі з вмістом гумусу в орному шарі 3,31%. Ступінь насиченості профілю ґрунту основами знаходиться в межах 89,8–92,5%, реакція ґрунтового розчину середньокисла (рНKCl 5,5), гідролітична кислотність – 1,93–2,26 смоль/кг ґрунту, вміст рухомих форм фосфору та обмінного калію (за методом Чирікова) – 120–132 мг/кг ґрунту, азоту лужногідролізованих сполук (за методом Корнфілда) 103 мг/кг ґрунту.

Погодні умови за період проведення досліджень були досить контрастними. При близьких до норми весняних запасах доступної вологи в ґрунті за вегетацію випадало від 171 до 435 мм опадів при середньобагаторічній величині 311 мм. Це обумовлювало істотні зміни в продуктивності рослин цукрових буряків та ярого ячменю і ефективності добрив. Несприятливі погодні умови 1999 р. обумовлювались високими середньодобовими температурами повітря в літні місяці (17,3– 23,7 0С) та значним дефіцитом вологи в повітрі і ґрунті.

Схема польового досліду, де досліджували вплив застосування різних видів та доз органічних добрив на продуктивність рослин цукрових буряків та наступних культур, включала такі варіанти:

1) N120Р120К120 – фон (контроль); 2) фон + гній 20 т/га; 3) фон + солома 5 т/га + N60; 4) фон + сидерат 18 т/га; 5) фон + гній 40 т/га; 6) фон + солома 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га. В схемі досліду за сумою азоту варіанти вирівняні: 2-й, 3-й, 4-й — 205 кг/га, а 5-й та 6-й — 290 кг/га. В післяжнивних посівах використовували редьку олійну (Raphanus sativus L. var oleiformis) сорту Радуга. Її висівали нормою висіву насіння 25 кг/га із внесенням N60 (аміачна селітра) після збору на зерно озимої пшениці в середині третьої декади липня. Подрібнену (на 10–15 см) солому озимої пшениці в кількості 5 т/га з додатковим внесенням N60 (аміачна селітра) відповідно до схеми досліду заробляли в ґрунт дискуванням у два сліди. Органічні (напівперепрілий солом'яний гній ВРХ, солому, зелену масу сидерату) і мінеральні добрива (аміачна селітра, суперфосфат гранульований, калійна сіль змішана) заробляли в ґрунт під час проведення оранки зябу на глибину 30–32 см у другій половині жовтня. Цукрові буряки гібриду Український ЧС 70, ячмінь ярий сорту Миронівський 92 та кукурудзу на зерно гібриду Ювілейний 70М вирощували за технологією, рекомендованою для регіону. Безпосередньо під ячмінь та кукурудзу з осені під оранку вносили мінеральні добрива в дозі відповідно N45Р45К45 та N100Р100К100 (аміачна селітра, суперфосфат гранульований, калій хлористий).

Розмір посівної ділянки 108 м2 (10,8 х 10 м), облікової для цукрових буряків – 64,8 м2 ( 8,1 х 8 м), для ячменю ярого – 64 м2 ( 8 х 8 м) та 61,6 м2 ( 7,7 х 8 м) для кукурудзи на зерно, за триразового повторення варіантів і систематичного їх розміщення.

З метою вивчення впливу застосування різних доз та видів органічних добрив на мікробіологічні показники родючості ґрунту та продукування ним вуглекислого газу закладали лабораторний дослід № 1 за такою схемою: 1) без добрив (контроль); 2) гній 1; 3) солома + N; 4) сидерат ; 5) гній 2; 6) солома + N + сидерат. В біологічному термостаті протягом 60–денного періоду проводили компостування різних органічних добрив при вологості ґрунту 60% НВ і температурі 28–300С. Органічні добрива використовували з розрахунку доз їх внесення в польовому досліді. У вказаних співвідношеннях їх рівномірно перемішували з ґрунтом. Компостування проводили у посудинах з масою ґрунту 500 г, повторення досліду – чотириразове.

З метою вивчення ефективності застосування різних видів органічних добрив на ґрунтах з різним рівнем родючості проводили лабораторний дослід № 2 за такою схемою: 1) без добрив (контроль); 2) солома + N + сидерат. Для цього були відібрані зразки ґрунту (чорнозем опідзолений важкосуглинковий) на варіантах довготривалого (35 років) досліду з різними системами застосування добрив у польовій сівозміні: ґрунт №1 – добрива не вносили, вміст гумусу – 2,86%; ґрунт № 2 – внесення N22P34K18 + гній 4,5 т/га сівозмінної площі, вміст гумусу – 3,45 %; ґрунт № 3 – внесення N67P101K54 + гній 13,5 т/га сівозмінної площі, вміст гумусу – 3,68 % . Такі ґрунти можна характеризувати як низько-, середньо- і високородючі. Компостування вказаних зразків ґрунту проводили без внесення добрив (контроль) і з додаванням соломи, азоту та зеленої маси сидерату в кількості, еквівалентній надходженню їх у ґрунт після вирощування озимої пшениці (5 т/га + N60) та зеленої маси післяжнивної редьки олійної (18 т/га). Використовували посудини з масою ґрунту 500 г, які витримували в біологічному термостаті за температури 28–30 0С і вологості ґрунту 60% НВ протягом 60 діб. Повторність досліду чотириразова.

Відбір зразків ґрунту для визначення вмісту в ньому гумусу та його складових, а також обмінної кислотності проводили з орного шару ґрунту 0–30 см у фазу сходів цукрових буряків; динаміки вмісту мінерального азоту, рухомих форм фосфору та обмінного калію – у шарі 0–50 см в такі строки: перед сівбою, в фазі інтенсивного росту рослин та при збиранні врожаю коренеплодів цукрових буряків; об'ємної маси ґрунту – в шарі 0–40 см з інтервалом 10 см і вологості ґрунту – в 0–160 см його шарі через кожні 20 см у строки до сівби та перед збиранням урожаю цукрових буряків; у післядії для визначення вмісту мінерального азоту, рухомих форм фосфору та обмінного калію в шарі ґрунту 0–20 см у фазі кущіння ярого ячменю. Збирання врожаю коренеплодів цукрових буряків проводили механізовано з наступним доочищенням і роздільним зважуванням коренеплодів і гички, зерна ячменю ярого – прямим комбайнуванням, кукурудзи на зерно – вручну.

У відібраних, згідно програми досліджень, зразках ґрунту визначали вміст: гумусу (методом Нікітіна), детриту (за методом Шпрингера), нітратного азоту – іонометричним методом, обмінного амонію – фотоколориметруванням з реактивом Неслера, рухомих сполук фосфору та обмінного калію (за методом Чирікова); реакцію ґрунтового розчину – потенціометричним методом; об'ємну масу (за методом Качинського); загальну шпаруватість – за співвідношенням питомої та об'ємної маси; водостійкість агрономічно цінної структури (за методом Андріанова в модифікації Качинського); польову вологість – гравіметричним методом; виділення вуглекислого газу (за методом Карпачевського); активність ферментів поліфенолоксидази і пероксидази (за методом Галстяна); чисельність основних груп мікроорганізмів визначали обліково-статистичним методом з висівом ґрунтової суспензії на стандартні поживні середовища: амоніфікатори – на м'ясо-пептонному агарі (МПА), актиноміцети та мікроорганізми, що використовують мінеральний азот – на крохмаль-аміачному агарі (КАА), гриби – на середовищі Чапека, коефіцієнт мінералізації (КАА/МПА) розраховували за Андріюк.

В рослинних зразках визначали вміст сухої речовини – гравіметричним методом; загального азоту – після мокрого озолення сірчаною кислотою та пероксидом водню з наступним фотоколориметруванням з реактивом Неслера, фосфору – після мокрого озолення сірчаною кислотою та пероксидом водню з наступним фотоколориметруванням з молібденовою кислотою, калію – після мокрого озолення сірчаною кислотою та пероксидом водню з подальшим пропусканням на полуменевому фотометрі. Показники технологічних якостей коренеплодів цукрових буряків розраховували, використовуючи дані, отримані за допомогою напівавтоматичної лінії “Венема” з філіалу Інституту цукрових буряків УААН. Біометричні показники: фенологічні спостереження, визначення динаміки наростання маси листя та коренеплодів цукрових буряків та облік урожаю – за методикою Мойсейченка і Єщенка (1994).

Економічну ефективність застосування добрив розраховували згідно з технологічними картами вирощування культур та відповідними рекомендаціями (Методика економічної оцінки..., 1999).

Енергетичну оцінку ефективності застосування різних видів та доз органічних добрив під цукрові буряки проводили за Медведовським та Іваненком (1988).

Опрацювання і узагальнення результатів досліджень проводили, використовуючи методи математичної статистики за Мойсейченком і Єщенком (1994). Результати дослідів перевіряли у виробничих умовах.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Вивченням впливу застосування різних видів та доз добрив на вміст гумусу та його складових у ґрунті відмічені певні тенденції (табл. 1). Так, внесення мінеральних добрив прискорює розклад органічних речовин ґрунту і веде до зниження вмісту в ньому гумусу. Різні види та дози застосування органічних добрив у поєднанні з мінеральними, які вивчали в досліді, дозволяють стабілізувати вміст гумусу в ґрунті. При цьому збільшення вмісту гумусу в ґрунті на 0,02 і 0,03% було найбільш виражено на варіантах з використанням соломи та заорюванням 40 т/га гною, переважно за рахунок його лабільної частини – детриту. Вміст власне гумусових речовин не змінювався.

Таблиця 1. Вплив застосування різних видів і доз органічних добрив на вміст гумусу та його складових у шарі ґрунту 0–30 см на початку вегетації

цукрових буряків, 1999–2001 рр., %

Варіант досліду Вміст, %

Гумусу Власне гумусових речовин Детриту

N120Р120К120 – фон (контроль) 3,30 2,01 1,29

Фон + гній 20 т/га 3,32 2,01 1,31

Фон + солома 5 т/га+N60 3,33 2,01 1,32

Фон + сидерат 18 т/га 3,31 2,01 1,30

Фон + гній 40 т/га 3,34 2,02 1,32

Фон + солома 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га 3,33 2,01 1,32

НІР05 0,04–0,05 0,03–0,04

В проведених дослідженнях поживного режиму чорнозему опідзоленого важкосуглинкового нами встановлено (табл. 2), що поєднання застосування різних видів та доз органічних добрив з мінеральними, у порівняні з внесенням лише останніх, сприяло покращанню поживного режиму ґрунту.

Найкраще забезпечення рослин цукрових буряків мінеральним азотом відмічено на варіантах із внесенням N120Р120К120 + гній 40 т/га та N120Р120К120 + соло- ма 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га, де вміст N–NO3 + N–NH4 у шарі 0–30 см становив 27,7 і 27,1 мг/кг ґрунту та в 30–50 см – 24,8 і 24,3 проти 24,7 та 22,2 відповідно на контролі. Додавання аміачної селітри з розрахунку 12 кг на 1 тонну внесеної соломи не викликало іммобілізації ґрунтового азоту і сприяло підвищенню вмісту в ґрунті нітратної і амонійної його форм.

Забезпечення рослин цукрових буряків рухомими сполуками фосфору та обмінного калію залежало переважно від кількісного їх надходження в ґрунт з добривами. Кращі умови забезпечення доступними формами поживних елементів для цукрових буряків створювались на ділянках з внесенням гною та при сумісному заорюванні соломи із зеленою масою післяжнивного сидерального посіву редьки олійної на мінеральному фоні – N120Р120К120, де за вмістом мінерального азоту та рухомих сполук фосфору і обмінного калію, в середньому за вегетацію, вони на 4–12% переважали контрольний варіант.

Таблиця 2. Вплив застосування різних видів та доз органічних добрив на вміст елементів живлення в шарі ґрунту 0–30 см на початку вегетації цукрових буряків,

1999–2001 рр., мг/кг

Варіант досліду N–NO3 N–NH4 Р2О5 К2О

1* 2** 1 2 1 2 1 2

N120Р120К120 – фон (контроль) 11,2 9,8 13,5 12,4 151 112 141 115

Фон + гній 20 т/га 12,1 11,0 13,6 12,7 160 118 149 123

Фон + солома 5 т/га + N60 12,2 11,1 13,8 12,8 152 114 147 117

Фон + сидерат 18 т/га 12,4 11,1 13,6 12,7 155 114 139 114

Фон + гній 40 т/га 12,9 11,5 14,8 13,3 164 117 153 127

Фон + солома 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га 12,6 11,4 14,5 12,9 158 117 147 125

НІР05 0,5-0,8 0,5-0,7 0,6-0,7 0,5-0,6 6–8 4–6 7–8 4–5

Примітка. 1*– шар ґрунту 0–30 см, 2**– шар ґрунту 30–50 см.

При визначенні вмісту рухомих форм основних поживних речовин у середині та в кінці вегетації цукрових буряків відмічені вище зміни були менш виражені або взагалі відсутні, що пояснюється інтенсивним використанням цих елементів живлення на формування врожаю різної величини.

Застосування під цукрові буряки на мінеральному фоні – N120Р120К120 різних видів та доз органічних добрив забезпечувало позитивний баланс азоту і фосфору в ґрунті, а також калію за виключенням варіанту фон + солома 5 т/га + N60.

Застосування добрив впливало на зміну реакції ґрунтового середовища. Лише при внесенні N120Р120К120 відмічено підкислення ґрунтового середовища в середньому за три роки на 0,11 одиниці рНKCl. Використання різних видів та доз органічних добрив знижувало кислотність ґрунту, особливо на варіантах фон + гній 40 т/га та фон + солома 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га. За сприятливих погодних умов для мінералізації органічних речовин добрив та відповідного підвищення концентрації катіонів, нейтралізаторів кислотності ґрунту, в окремі роки, це зниження було істотним.

Внесення соломи, зеленої маси сидерату та гною сприяло зменшенню об'ємної маси шару ґрунту 0–30 см перед сівбою і протягом вегетації цукрових буряків на 0,01–0,05 г/см3. Більші значення цього показника в кінці вегетації можна пояснити зменшенням запасів продуктивної вологи в 0–30 см шарі, а також ущільненням ґрунту під впливом власної маси та дії коренеплодів цукрових буряків.

За умов застосування зеленої маси післяжнивної сидеральної редьки олійної відмічено зменшення об'ємної маси шару ґрунту 30–40 см, що можна розглядати як тенденцію руйнування корінням цієї культури підорного шару. В середньому за роки досліджень як перед сівбою цукрових буряків, так і перед їх збиранням об'ємна маса орного та підорного шару ґрунту знаходилась в межах оптимальних її значень.

Внесення соломи і зеленої маси сидерату за впливом на аерацію шару ґрунту 0–30 см прирівнювалось до дії гною, створюючи, згідно існуючої градації, “відмінні” показники шпаруватості.

За умов застосування соломи і зеленої маси сидеральної олійної редьки відмічено покращання на 4–5% водостійкості структурних агрегатів розміром 5-7 мм у шарі ґрунту 0–30 см. Причому помітної різниці між варіантами з еквівалентним внесенням азоту нами не встановлено.

Забезпеченість шару ґрунту 0–160 см продуктивною вологою на варіантах із застосуванням різних видів та доз органічних добрив була в середньому за три роки на 5–13% вищою ніж на контролі (табл. 3). При цьому коефіцієнт використання вологи на формування одиниці маси коренеплодів і цукру зменшувався відповідно на 2–9 та 4–10%.

Таблиця 3. Запаси продуктивної вологи в шарі ґрунту 0–160 см перед сівбою цукрових буряків та ефективність її використання при застосуванні різних видів органічних добрив, 1999–2001 рр.

Варіант досліду Запаси вологи, мм Коефіцієнт використання вологи, м3/т

коренеплодів цукру

N120Р120К120 – фон (контроль) 259,6 134 908

Фон + гній 20 т/га 274,9 127 845

Фон + солома 5 т/га+N60 281,1 130 865

Фон + сидерат 18 т/га 275,7 132 874

Фон + гній 40 т/га 286,8 122 815

Фон + солома 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га 284,7 125 820

НІР05 13,2–13,7

Застосування різних видів та доз органічних добрив сприяє підвищенню біологічної активності чорнозему опідзоленого важко суглинкового (лабораторний дослід №1), збільшуючи кількість в ньому мікроорганізмів, що використовують мінеральний і органічний азот ґрунту відповідно в 2,1–2,7 та 1,9–2,2 рази. Збільшення кількості грибів на варіантах з застосуванням соломи, як органічного добрива, можна пояснити підвищеною здатністю їх ферментативного апарату до руйнування її стійких сполук.

Сумісне застосування зеленої маси сидерату з соломою сприяло кращій мінералізації останньої, яка в свою чергу стримувала швидкість розкладання зеленої маси редьки олійної, запобігаючи непродуктивним втратам поживних елементів та їх використанню з гумусу.

Внесення в ґрунт різних видів та доз органічних добрив значно посилювало інтенсивність виділення з ґрунту вуглекислого газу (лабораторний дослід №1). На початку компостування висока мікробіологічна активність проявлялась на варіантах з внесенням зеленої маси сидерату, а також при поєднанні його застосування з соломою (табл. 4).

Таблиця 4. Виділення з ґрунту вуглекислого газу за добу при застосуванні різних видів та доз органічних добрив, мг/кг ґрунту

Варіант досліду День від початку компостування

15-й 30-й 45-й 60-й

Без добрив (контроль) 182 103 93 88

Гній 1 397 228 189 178

Солома + N 386 269 215 203

Сидерат 626 287 208 182

Гній 2 531 335 269 251

Солома + N + сидерат 701 391 277 261

Кількість виділеного вуглекислого газу тут більше ніж утричі перевищувала контроль. Високу інтенсивність його продукування ґрунтом на цих варіантах, напевно, можна пояснити доброю обводненістю зеленої маси рослин родини капустяних та вузьким співвідношенням у них С:N, що призводить до швидкого розкладу зеленої маси редьки олійної і залучення в цей процес важкодоступних компонентів соломи.

Протягом наступних 15 днів виділення вуглекислого газу відчутно зменшилось у порівнянні з попереднім періодом, що пов'язано із зниженням кількості легкодоступної органічної речовини, яка містилась в ґрунті та внесеної з добривами.

Обліками на 45 і 60-й день також відмічено зменшення кількості виділеного вуглекислого газу, що є результатом використання мікроорганізмами енергетичного матеріалу. Домінування за цим показником варіантів з використанням соломи в цей період можна пояснити значною кількістю різних видів органічних сполук у її складі та нижчим ступенем доступності їх для розкладу. В середньому за кількістю виділеного з ґрунту вуглекислого газу варіанти з внесенням органічних добрив у 2,1–3,5 рази переважали контроль (без добрив). При застосуванні соломи, зеленої маси сидерату та їх поєднанні порівняно з внесенням гною, створювались умови для інтенсивнішого “дихання” ґрунту.

Визначення ферментативної активності ґрунту показало (лабораторний дослід №2), що активність поліфенолоксидази на варіанті контролю зростала відповідно із збільшенням вмісту гумусу в ґрунті. Така ж залежність спостерігалась і при внесенні соломи та зеленої маси сидерату з тією відмінністю, що поліфенолоксидазна активність була виражена тут в більшій мірі, ніж на контролі.

У досліді спостерігалась обернена залежність між пероксидазною активністю та вмістом гумусу в ґрунті. Найвище значення для даного ферменту, 1280 мг пурпургаліну на 1 кг грунту за 30 хв, відмічено на контролі із вмістом гумусу 2,86%, а найнижче – 1120, на варіанті солома + N + сидерат– 3,68%.

За результатами обрахунку (відношення активності поліфенолоксидази до пероксидази) виявлено пряму залежність між вмістом гумусу та коефіцієнтом нагромадження його в ґрунті (рис. 1). Цей зв'язок описується рівнянням:

у=20,975х–15,181 – для контролю , та

у=27,529х–28,006 – при внесенні соломи+N+ зеленої маси сидерату, де

у– коефіцієнт гумусонакопичення;

х– вміст гумусу в ґрунті, %.

Тіснота зв'язку за коефіцієнтом кореляції для обох варіантів становила 0,99.

Цей показник підвищувався з 39% у ґрунті з гумусованістю 2,86% та відповідно до 47 і 59% із зростанням вмісту гумусу до 3,45 і 3,68%. При застосуванні соломи із зеленою масою сидерату коефіцієнт нагромадження гумусу в ґрунті зростав на 23%, проти 12% на контролі. Це вказує на вищу ефективність застосування соломи із зеленою масою сидерату для удобрення чорноземних ґрунтів із вмістом гумусу 3,45 та 3,68%.

При застосуванні альтернативних видів добрив для наростання маси рослин створюються такі ж або близькі умови як і для формування врожаю коренеплодів цукрових буряків при внесенні еквівалентних доз гною. В середньому за три роки приріст урожайності коренеплодів до контролю на варіантах застосування соломи, зеленої маси сидерату склав 8–10% та 18–21% – при повній дозі гною і поєднанні соломи з редькою олійною (табл. 5).

Таблиця 5. Вплив застосування різних видів та доз органічних добрив на врожайність коренеплодів цукрових буряків, т/га

Варіант досліду Рік досліджень В середньому за три роки

1999 2000 2001

N120Р120К120 – фон (контроль) 26,3 40,3 36,8 34,5 –*

Фон + гній 20 т/га 28,3 46,4 40,1 38,3 3,8

Фон + солома 5 т/га+N60 27,1 45,9 40,5 37,8 3,3

Фон + сидерат 18 т/га 26,5 44,6 40,3 37,1 2,6

Фон + гній 40 т/га 29,4 51,2 44,1 41,6 7,1

Фон + солома 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га 28,6 49,0 44,3 40,6 6,1

НІР05 1,8 2,6 2,1 – –

Примітка. * – Приріст до контролю

У фактичних величинах приріст урожайності від застосування різних видів органічних добрив змінювався від 0,2–3,1 т/га у 1999 році, до 4,3–10,9 – у 2000 р. Віддача від внесення органічних добрив у 2001 році знаходилася в близьких межах до показників попередніх років досліджень. Визначальним фактором різної ефективності добрив були різні за роками умови вологозабезпечення.

Різні види і дози внесення органічних добрив забезпечували в усі роки істотне підвищення врожайності порівняно до контролю. Виключення становив 1999 рік, де від застосування соломи та зеленої маси післяжнивної редьки олійної, за умов дефіциту вологи, приріст урожаю коренеплодів був у межах помилки досліду. Різниця в урожайності між еквівалентними за вмістом азоту варіантами застосування органічних добрив була несуттєва.

Очікуваний заводський вихід цукру визначався співвідношенням рівнів урожайності, цукристості та технологічних якостей сировини. Краще його поєднання було при внесенні під цукрові буряки 40 т/га гною та заорюванні зеленої маси сидерату з соломою, де заводський вихід цукру склав відповідно – 4,98 і 4,94 т/га (табл. 6). При внесенні в ґрунт половинної дози гною, соломи і зеленої маси сидерату одержано практично близький за рівнем вихід цукру – 12,0–12,2% та 4,53–4,58 т/га.

Таблиця 6. Вихід цукру при застосуванні різних видів та доз органічних добрив, 1999–2001 рр.

Варіант досліду Втрати цукру при переробці, % МБ-фактор Заводський вихід цукру

% т/га

N120Р120К120 – фон (контроль) 2,29 40,3 11,6 3,91

Фон + гній 20 т/га 2,23 38,2 12,0 4,58

Фон + солома 5 т/га + N60 2,04 37,8 12,1 4,58

Фон + сидерат 18 т/га 2,09 37,1 12,2 4,53

Фон + гній 40 т/га 2,13 41,6 12,0 4,98

Фон + солома 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га 2,12 39,1 12,2 4,94

Отже, за сукупністю впливу на кінцевий показник – заводський вихід цукру, застосування соломи, зеленої маси сидерату та їх поєднання не поступались внесенню традиційного органічного добрива гною.

У післядії різні види та дози внесення органічних добрив покращували поживний режим ґрунту. Більший вплив на цей показник мали варіанти з використанням гною та поєднанням внесення соломи і зеленої маси сидеральної редьки олійної, де вміст мінерального азоту, рухомих сполук фосфору та обмінного калію був більший ніж на контролі відповідно на 6–12, 7–12 та 5–9%.

Варіанти застосування N120Р120К120+ гній 40 т/га та N120Р120К120+ солома 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га забезпечували у післядії першого року одержання врожайності зерна ячменю 41,1 та 42,8 ц/га , який істотно не відрізнявся між собою. Майже однакову врожайність зерна ячменю, в межах 39,0–39,9 ц/га, одержано при внесенні 20 т/га гною та при роздільному використанні соломи і зеленої маси сидерату.

За 2001 рік у другій післядії врожайність кукурудзи коливалась від 40,9 до 43,5 ц/га і знаходилась в межах похибки досліду, при НІР05 – 2,7ц/га. Відсутність позитивного впливу застосування різних видів та доз органічних добрив можна пояснити несприятливими погодними умовами для кукурудзи в період цвітіння і формування зерна.

Економіко-енергетична ефективність застосування різних видів та доз органічних добрив. Розрахунки економічної ефективності проводили за нормативними показниками згідно технологічної карти вирощування цукрових буряків з використанням фактичних цін на продукцію, добрива та паливно-мастильні матеріали станом на вересень 2001 року. До цін на добрива додавали витрати на їх застосування та збирання додаткової продукції, одержаної від внесення добрив.

Застосування соломи та зеленої маси післяжнивних посівів редьки олійної значно скорочувало сукупні виробничі витрати (на 155–343 грн/га) у порівнянні з еквівалентними за азотом дозами внесення гною (табл. 7). Собівартість однієї тонни коренеплодів варіювала від 82,04 грн на мінеральному фоні – до 88,96 грн – при до-

датковому внесенні 40 т/га гною. Найбільший умовно чистий прибуток, на рівні 3054 грн/га, отримано на варіанті фон + солома 5 т/га + N60 + сидерат 18 т/га, що обумовило тут і найвищу окупність 1 т внесених органічних речовин добрив приростом урожаю.

Рівень рентабельності був близьким до контролю при застосуванні соломи та при поєднанні її внесення із зеленою масою сидерату. На 10 і 15% одержана нижча рентабельність при внесенні під цукрові буряки відповідно 20 та 40 т/га гною по фону N120Р120К120. Проміжним, за цим показником, виявився варіант з внесенням однієї зеленої маси сидерату. Тут рентабельність вирощування коренеплодів знаходилась на рівні 86 %.

Отже, застосування соломи та зеленої маси сидерального післяжнивного посіву редьки олійної за економічною ефективністю виявились кращими у порівнянні з еквівалентними за азотом дозами внесення гною.

Проведені енергетичні розрахунки показали, що найменші витрати на одну тонну приросту врожаю були на варіантах застосування альтернативного добрива, що обумовило і найбільший їх коефіцієнт енергетичної ефективності. Він був найвищим при застосуванні соломи, адже її внесення пов'язано з мінімальними витратами. Створена тут енергія була в 2,9 рази більшою, порівняно з використаною. Висока окупність відмічена і за умови застосування зеленої маси сидеральної редьки на фоні соломи. Використання лише зеленої маси сидерату різко, на 19%, знижує коефіцієнт енергетичної ефективності. Найнижчу енергетичну ефективність мали варіанти із внесенням гною, як традиційного виду органічних добрив. На варіанті внесення гною в дозі 40 т/га заново створена врожаєм цукрових буряків енергія перевищувала енергетичні витрати на його формування лише в 1,96 рази. При використанні половинної дози гною енергетична окупність зростала в 2,07 рази, але поступалась відповідно на 29 та 7% варіантам з роздільним використанням соломи і зеленої маси сидеральної олійної редьки.

Отже, використання соломи, зеленої маси сидерату та їх поєднання є енергоощадним заходом в технології вирощування цукрових буряків порівняно із внесенням традиційного органічного добрива гною.

ВИСНОВКИ

В дисертації викладено теоретичне узагальнення і практичне вирішення наукового завдання щодо ефективного використання соломи озимої пшениці, зеленої маси післяжнивного сидерального посіву редьки олійної та їх поєднання як органічного добрива під цукрові буряки на чорноземі опідзоленому Правобережного Лісостепу України, що наведено нижче:

1. За нестачі традиційного органічного добрива – гною вирішальним у створенні оптимальних умов для формування високих урожаїв коренеплодів цукрових буряків у польовій сівозміні є комплексне застосування соломи озимої пшениці і зеленої маси післяжнивного сидерату (редьки олійної) на фоні внесення мінеральних добрив (N120Р120К120) .

2. Введення в сівозміну сидерального післяжнивного посіву редьки олійної після збирання врожаю зерна озимої пшениці збільшує щорічне надходження органічного матеріалу в ґрунт на 2,2 т/га сухих речовин. За умови сумісного заорювання зеленої маси редьки з соломою цей показник зростає до 6,3 т/га.

3. Тенденцію до збільшення в орному шарі ґрунту вмісту гумусу відмічено при застосуванні гною, соломи озимої пшениці та її поєднання із зеленою масою сидерату, а заорювання зеленої маси самої редьки олійної лише стабілізувало його вміст. Внесення одних лише мінеральних добрив негативно впливало на вміст запасів гумусу в ґрунті. Відмічені зміни в його вмісті відбувались за рахунок лабільної частини – детриту.

4. Застосування як органічних добрив соломи, зеленої маси післяжнивних посівів редьки олійної або їх поєднання позитивно впливало на поживний режим ґрунту, збільшуючи вміст у 50-сантиметровому його шарі мінерального азоту на 2,9– 4,5 мг/кг, рухомих сполук фосфору на 1–8 мг/кг та обмінного калію на 6–14 мг/кг. При цьому рівень змін був такий же, як і при застосуванні еквівалентних за азотом доз гною.

5. Позитивним при застосуванні під цукрові буряки різних видів та доз органічних добрив був баланс у ґрунті азоту і фосфору, а також калію за виключенням варіанту фон + солома 5 т/га + N60.

6. Агро- і водно-фізичні властивості чорнозему опідзоленого покращувались під дією застосування різних видів та доз органічних добрив. Зокрема, перед сівбою цукрових буряків і їх збиранням збільшувались водостійкість і шпаруватість на 1,2–2,3 і 3,1–5,2 абс. % та на 13–28 мм зростали весняні запаси продуктивної вологи в 0–160 см шарі ґрунту, порівняно із внесенням лише мінеральних добрив. При цьому в більшій мірі тенденція покращання даних показників спостерігалась при застосуванні альтернативних видів органічних добрив.

7. Заорювання в ґрунт соломи, зеленої маси сидерату або гною сприяло раціональнішому використанню рослинами вологи. Коефіцієнт водоспоживання на формування коренеплодів цукрових буряків був у межах 122–132, а в розрахунку на цукор 815–874, проти відповідно