НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Богданович Ростислав Петрович

УДК 631.416.8:631.445.2:631.8 (477.51)

Зміни форм магнію

дерново-підзолистого ґрунту Лівобережного Полісся

залежно від систем удобрення ярої пшениці

06.01.03 – агрогрунтознавство і агрофізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Київ – 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник – доктор сільськогосподарських наук,

професор, академік УААН

Тараріко Олександр Григорович,

Національний аграрний університет,

професор кафедри ґрунтознавства

та охорони ґрунтів

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Стрельченко Володимир Петрович,

Державний агроекологічний університет,

завідувач кафедри ґрунтознавства та землеробства

кандидат сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

Канаш Олександр Павлович,

Центральний інститут землеустрою Держкомзему

України, завідувач відділу екології землекористування

Провідна установа – Інститут землеробства УААН, лабораторія сівозмін,

смт. Чабани

Захист відбудеться “28” листопада 2003р. о 1000годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус 4, к. 41

Автореферат розісланий “22” жовтня 2003р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Балабайко В.Ф.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Велике значення для родючості дерново-підзолистих ґрунтів мають двовалентні катіони – кальцій та магній, які впливають на реакцію грунтового середовища, вміст доступних для рослин поживних речовин, біологічну активність, а також сприяють процесам гуміфікації та формуванню структури ґрунту.

Вивчення фракційного складу сполук магнію дає уяву про співвідношення та поведінку окремих його груп, які відіграють важливу роль в ґрунтотворних процесах, біологічному кругообігу та живленні рослин. Довгострокове застосування добрив в агроекосистемах істотно змінює як вміст, так і форми цього елемента, що в водночас може призвести до погіршення родючості ґрунтів, зниження врожайності сільськогосподарських культур і якості продукції. Питання впливу тривалого застосування мінеральної, органічної та органо-мінеральних систем удобрення на вміст і форми магнію є не повністю вивченим, це не дає можливості підтримувати на оптимальному рівні родючості дерново-підзолистих ґрунтів, продуктивність сільськогосподарських культур і зокрема пшениці ярої.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у межах завдання А01002329Р “Розробити і удосконалити зональні ресурсозберігаючі технології застосування добрив у сівозмінах, які забезпечують підвищення ефективної родючості ґрунту, високі і якісні врожаї сільськогосподарських культур з урахуванням охорони навколишнього середовища”.

Мета та задачі дослідження. Вивчити вплив систематичного застосування різних систем удобрення на вміст, поведінку і фракційний розподіл кальцію та магнію в ґрунті, надходження їх в рослини, встановлення зв’язку різних форм цих елементів з фізико-хімічними властивостями та поживним режимом дерново-підзолистого ґрунту, а також дослідження ефективності магнієвих добрив в умовах Лівобережного низинного Полісся, при внесенні їх під пшеницю яру.

Відповідно до мети в завдання досліджень входило вивчення:

·

·

·

·

·

Об’єкт дослідження – режим магнію дерново-підзолистого ґрунту Лівобережного низинного Полісся при тривалому застосуванні добрив в зерно-картопляній сівозміні, продуктивність рослин пшениці ярої.

Предмет дослідження – форми, вміст і динаміка магнію та кальцію дерново-підзолистого ґрунту, фізико-хімічні та агрохімічні показники ґрунту, рослини пшениці ярої та якість продукції.

Методи досліджень – польові довгострокові досліди, лабораторні дослідження ґрунту та рослин, використання статистичних методів кореляції та дисперсії, енергетична оцінка.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше встановлено вплив тривалого (20-річного) застосування мінеральної, органічної та органо-мінеральних систем удобрення на вміст, фракційний склад і динаміку форм магнію та кальцію в дерново-підзолистому ґрунті Лівобережного низинного Полісся. Досліджено взаємозалежності та зв’язок між формами магнію та фізико-хімічними і агрохімічними показниками ґрунту. Визначена ефективність дії магнію на врожай та якість зерна пшениці ярої при застосуванні різних систем удобрення.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані результати досліджень забезпечують відтворення родючості дерново-підзолистих ґрунтів з урахуванням застосування мінеральної, органічної та органо-мінеральних систем удобрення в зерно-картопляній сівозміні, а також дають змогу обгрунтувати застосування магнієвих добрив, які на цих ґрунтах забезпечують підвищення врожайності пшениці ярої на 2,0-5,9 ц/га, вмісту білку в зерні на 1,3-2,1 а клейковини на 2,6-4,4 %.

Особистий внесок здобувача. Особисто дисертантом проводились польові та лабораторні дослідження, опрацювання літературних матеріалів, аналіз та статистична обробка отриманих наукових результатів, формування висновків і основних положень дисертації, підготовка рекомендацій для виробництва.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідались автором на: наукових конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів Національного аграрного університету (2001-2003рр.); на першій Всеукраїнській конференції молодих вчених-аграріїв: “Роль молодих вчених в реформуванні аграрного сектору економіки України”, м. Київ, НАУ, 15-16 березня 2001р.; на VI з’їзді Всеукраїнського товариства грунтознавців і агрохіміків, м. Умань, 1-5 липня 2002 р.

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 6 наукових праць у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел (260 найменувань, у т.ч. 41 – іноземними мовами), додатків. Робота викладена на 130 сторінках друкованого тексту, включає 21 таблицю, 30 рисунків.

Основний зміст роботи

У вступній частині обгрунтовано актуальність проблеми, сформульовано завдання, при розв’язанні яких досягається мета досліджень, висвітлена наукова новизна і практична цінність роботи.

Роль магнію в родючості грунтів, життєдіяльності рослин та підвищенні врожайності сільськогосподарських культур. Подано огляд літературних джерел, у яких висвітлена роль обмінних катіонів в родючості ґрунтів і життєдіяльності рослин, проаналізовано вплив магнієвих добрив на врожайність та якість сільськогосподарських культур.

Програма, об’єкт, методика та умови досліджень. Експериментальний матеріал є результатом досліджень, виконаних протягом 2000-2002 рр. в стаціонарному досліді Чернігівського інституту агропромислового виробництва УААН та на кафедрі ґрунтознавства і охорони ґрунтів Національного аграрного університету.

Дослід, з вивчення систем удобрення в зерно-картопляній сівозміні, закладений в 1981 році на дерново-підзолистому супіщаному ґрунті, сформованому на шаруватих водно-льодовикових відкладах з вихідними даними: гранулометричний склад орного шару: піску близько 62,9 %, пилу – 28,8 та мулу – 8,3 %; фізико-хімічні показники: рНKCl – 5,0; гідролітична кислотність за Каппеном – 2,5 та сума увібраних основ – 5,4 мг-екв на 100 г ґрунту; вміст гумусу за Тюріним – 1,1 %, щільність – 1,45 г/см3, вміст азоту легкогідролізованих сполук за Тюріним і Кононовою – 9,7, рухомих фосфатів за Кірсановим – 15,0, обмінного калію за Масловою – 6,2 мг/100 г ґрунту.

Дослідження проводились по варіантах досліду: 1.Без добрив (контроль); 2.N68Р68К90 – мінеральна система; 6.N68Р68К90 + сидерат (люпин) 5 т/га – органо-мінеральна сидеральна; 9.Гній 10 т/га – органічна; 10.Гній – 10 т/га + N68Р68К90 – органо-мінеральна традиційна (норми добрив вказані на 1 га сівозмінної площі), чергування культур в сівозміні було наступним: конюшина, пшениця озима, картопля, пшениця яра, люпин, жито озиме, кукурудза на силос, овес.

Безпосередньо під пшеницю яру вносили мінеральні добрива (аміачну селітру, гранульований суперфосфат, калій хлористий, магній сірчанокислий) в дозі N60Р60К90Мg40, а гній та сидерат використовувались у післядії. Гній вносився два рази за ротацію сівозміни по 40 т/га під просапні культури – картоплю та кукурудзу. Сидерат висівали теж два рази за ротацію після пшениці озимої та жита озимого. Біомаса урожаю сидеральної культури в середньому становила 20 т/га. Система захисту рослин накладалась фоном на всі варіанти. Сорт пшениці ярої – “Рання –93”, який районований для умов Полісся.

Площа посівної ділянки – 102, облікової – 60 м2, ділянки розміщені рендомізовано. Повторність досліду 4-х разова. Вивчення ефективності магнієвих добрив проводилось на фоні всіх досліджуваних систем удобрення, методом розщеплених ділянок. Погодні умови в роки досліджень відрізнялись за метеорологічними показниками. В період вегетації ярої пшениці середньодобова температура була вища порівняно з середньобагаторічною в середньому на 0,3-4,10С. Кількість опадів коливалась в межах 128,1-318,8 мм при середньобагаторічних – 275,0 мм.

Відбір ґрунтових зразків проводився з орного (0-20 см) і підорного (20-40 см) шарів ґрунту за фазами росту та розвитку рослин: кущення, трубкування, колосіння, повна стиглість. Паралельно проводилось відбирання зразків рослин і фенологічні спостереження за розвитком культур та забур’яненістю посівів.

У ґрунтових зразках визначались такі показники: рНH2O і рНKCl потенціометрично; гідролітична кислотність за Каппеном; сума увібраних основ за Каппеном-Гільковицем; амонійний азот з реактивом Несслера; нітратний азот за допомогою іонселективних електродів; рухомі фосфати і рухомий калій за Кірсановим; водорозчинні калій, кальцій і магній у водній витяжці; рухомі кальцій і магній за Мазаєвою; обмінний калій, кальцій і магній за Шоленбергером. Кальцій і магній у всіх витяжках визначались методом атомно-абсорбційної спектроскопії на спектрометрі ААS – 30, а калій – методом полуменевої фотометрії на полум’яному фотометрі FLAFO-4.

У зразках рослин після озолення за Гінзбург та ін. визначали: вміст азоту – з реактивом Несслера; фосфору за методом Деніже в модифікації Левицького; калій методом полуменевої фотометрії на полум’яному фотометрі FLAFO-4; кальцій і магній на спектрометрі ААS – 30. Аналіз зерна на вміст білка проводили за ГОСТ 10846-91, а клейковини – за ГОСТ 13586.1-68.

Статистична обробка результатів проводилась дисперсійним методом за Б.А. Доспєховим з використанням ПК.

Вплив систем удобрення на вміст і баланс кальцію та магнію, фізико-хімічні показники й поживний режим дерново-підзолистого ґрунту. Тривале застосування різних систем удобрення призвело до диференційованої зміни фізико-хімічних показників дерново-підзолистого ґрунту. Понад 20-річне використання мінеральної системи удобрення підвищувало кислотність як орного, так і підорного шарів ґрунту при незначному зниженні (відносно контролю) суми ввібраних основ в шарі 0-20 см (табл. 1). Навпаки, застосування органічної та органо-мінеральних систем позитивно впливало на ці показники. Так, гній підвищував реакцію ґрунтового середовища до 5,4 (рНKCl), суму ввібраних основ на 23 %, зменшував гідролітичну кислотність до 1,1 мг-екв/100 г ґрунту відносно контролю. При цьому ступінь насичення ґрунту основами становив 74%.

Таблиця 1 – Вплив 20-річного застосування різних систем удобрення на фізико-хімічні показники дерново-підзолистого ґрунту, 2000-2002 рр.

Варіант | Шар ґрунту, см | Показники

рНH2O | рНKCl | Нг | S

мг-екв/100 г ґрунту

Без добрив (контроль) | 0-20 | 5,8 | 5,0 | 1,3 | 2,4

20-40 | 6,0 | 5,4 | 0,9 | 2,8

N68Р68К90 | 0-20 | 5,0 | 4,5 | 2,2 | 2,3

20-40 | 5,7 | 5,0 | 1,4 | 2,8

Гній, 10 т/га | 0-20 | 6,0 | 5,4 | 1,1 | 3,1

20-40 | 6,2 | 5,7 | 0,8 | 3,4

N68Р68К90 + сидерат 5 т/га | 0-20 | 5,7 | 4,8 | 1,8 | 2,7

20-40 | 5,8 | 5,3 | 1,2 | 3,1

Гній, 10 т/га + N68Р68К90 | 0-20 | 5,9 | 5,1 | 1,6 | 2,9

20-40 | 6,1 | 5,5 | 1,0 | 3,3

Використання різних систем удобрення змінювало вміст водорозчинних форм магнію та кальцію в дерново-підзолистому ґрунті, але цей вплив був незначний. Найвищий вміст цієї форми кальцію спостерігався при довготривалому застосуванні органо-мінеральної системи удобрення (гній, 10 т/га + N68Р68К90), а мінімальне – при використанні сидератів на фоні мінеральних добрив. Різниця за вмістом між цими системами удобрення складала відповідно по шарах ґрунту – 21 і 17 % (табл. 2). Тривале застосування органо-мінеральної сидеральної системи удобрення призвело до незначного зниження кількості водорозчинних сполук магнію щодо контролю: в орному шарі на 9, в підорному на 5 %. Внесення ж мінеральних добрив на фоні гною сприяло підвищенню вмісту цієї форми обмінного катіону відповідно по шарах на 12 і 14 % також відносно контролю, що пояснюється витісненням їх з ГВК одновалентними катіонами. Вплив інших систем удобрення на цей показник був незначний.

Співвідношення між водорозчинними формами кальцію та магнію при різних системах удобрення було приблизно однаковим: в орному шарі 3:1, в підорному – 2,8:1. При органічній системі удобрення з гноєм співвідношення в шарі ґрунту 0-20 см звузилось до 2,8:1 за рахунок зменшення кількості водорозчинного кальцію.

Динаміка вмісту водорозчинного магнію в період вегетації ярої пшениці була такою: по мірі росту та розвитку рослин відбувалось поступове зниження вмісту цієї форми обмінного катіону при всіх системах удобрення починаючи від фази кущення і до колосіння на 0,13-0,2 мг/100 г грунту (рис. 1), що пов’язано з посиленням його поглинання рослинами та міграцією по профілю грунту. Найбільша амплітуда коливання спостерігалась при органо-мінеральній системі удобрення (гній, 10 т/га + N68Р68К90), при якій відбулось зменшення вмісту водорозчинного магнію на 31 % від початку вегетації. В подальшому в фазі повної стиглості вміст водорозчинного магнію підвищувався як за рахунок зниження активності ґрунтової мікрофлори, так і зменшення споживання рослинами.

Таблиця 2 – Вплив тривалого застосування добрив на вміст кальцію та магнію в дерново-підзолистому ґрунті, 2000-2002 рр.

Варіант | Шар ґрунту, см | Сполуки

водорозчинні | рухомі | обмінні

Са | Мg | Ca:Mg | Са | Мg | Ca:Mg | Са | Мg | Ca:Mg

Без добрив (контроль) | 0-20 | 3,0:1 | 5,7:1 | 4,4:1

20-40 | 2,7:1 | 5,8:1 | 3,9:1

N68Р68К90 | 0-20 | 3,1:1 | 6,1:1 | 4,6:1

20-40 | 2,7:1 | 6,5:1 | 4,7:1

Гній, 10 т/га | 0-20 | 2,8:1 | 5,7:1 | 3,2:1

20-40 | 2,9:1 | 5,9:1 | 3,1:1

N68Р68К90 + сидерат 5 т/га | 0-20 | 3,0:1 | 6,0:1 | 3,8:1

20-40 | 2,8:1 | 6,4:1 | 3,5:1

Гній, 10 т/га + N68Р68К90 | 0-20 | 3,0:1 | 5,8:1 | 3,7:1

20-40 | 2,8:1 | 6,1:1 | 3,1:1

Примітка. У чисельнику – мг/100 г ґрунту, у знаменнику – мг-екв/100 г ґрунту

Коливання вмісту водорозчинного кальцію в період вегетації ярої пшениці кількісно відрізнялось, але за характером було подібне до магнію.

Систематичне використання мінеральної системи удобрення призвело до зменшення вмісту рухомих форм обмінних катіонів. Так, кількість рухомого кальцію, порівняно з контролем, знизилась на 9 % в орному шарі ґрунту та на 3 % – в підорному (табл. 2). Ця негативна дія більш помітно проявлялась на вмісті рухомого магнію – спостерігалось зменшення його кількості відповідно по шарах на 15 і 13 %. Ці дані ще раз підтверджують більшу рухомість іонів магнію ніж кальцію.

Внесення органічних добрив як окремо, так і в поєднанні з мінеральними позитивно впливало на кількість рухомих форм цих катіонів. При систематичному застосуванні органічної системи удобрення спостерігається підвищення кількості рухомого кальцію відповідно в орному та підорному шарах ґрунту на 13 і 8 % та рухомого магнію на 13 (0-20 см) і 7 % (20-40 см).

Рис. 1. Динаміка водорозчинного магнію в дерново-підзолистому ґрунті за різних систем удобрення, мг/100 г ґрунту, 2000-2002 рр.

1-кущення; 2-вихід у трубку; 3-колосіння; 4-повна стиглість.

Отже, вміст рухомого магнію, залежно від систем удобрення, був в межах 3,4-4,6 мг/100 г грунту (шар 0-20 см), що є, згідно М.М. Мазаєвої, нижче критичного рівня. Це вказує на необхідність внесення магнієвих добрив на дерново-підзолистих ґрунтах Лівобережного низинного Полісся.

Співвідношення між рухомими формами кальцію та магнію в середньому в орному шарі становило 5,9:1, а в підорному – 6,1:1. Систематичне застосування мінеральної системи удобрення сприяло зменшенню кількості рухомих сполук магнію і, як наслідок, співвідношення зросло до 6,1:1 (0-20 см) та 6,5:1 в шарі 20-40 см.

Рухомі форми кальцію та магнію є більш динамічними ніж водорозчинні та обмінні. Амплітуда коливання їх в період вегетації кількісно значно вища, але подібна до водорозчинних форм. Зміни у вмісті рухомого магнію спостерігались на рівні 3-11 %. На початку вегетації відмічено найвищий вміст рухомого магнію – 3,4-4,2 мг/100 г (рис. 2). Далі по мірі росту рослин споживання цього елементу посилюється, що призводить до поступового зменшення його кількості в ґрунті до фази трубкування. В кінці вегетації кількість рухомих форм магнію при мінеральній та органо-мінеральній (N68Р68К90 + сидерат 5 т/га) системах удобрення була вищою на 0,5 і 0,3 мг ніж у період кущення, а на контролі досягла початкового рівня – 4,2 мг/100 г грунту.

Зниження вмісту рухомого кальцію продовжувалося до фази колосіння, через те, що період його поглинання рослинами більш розтягнутий. Найбільша амплітуда коливання вмісту цього елементу спостерігалась при органо-мінеральній системі удобрення (гній, 10 т/га + N68Р68К90), де відбулось зниження з 27,0 до 22,0 мг/100 г.

Рис. 2. Динаміка рухомого магнію в дерново-підзолистому ґрунті за різних систем удобрення, мг/100 г ґрунту, 2000-2002 рр.

1-кущення; 2-вихід у трубку; 3-колосіння; 4-повна стиглість.

Довготривале застосування органічної системи удобрення позитивно вплинуло як на вміст, так і запаси обмінних катіонів в ґрунті. Вміст обмінного кальцію в середньому за вегетацію відповідно по шарах був на рівні 34,1 і 38,8 мг/100 г, що на 17 і 19 % вище ніж на контролі (табл. 2), а кількість обмінного магнію зросла відповідно на 40 (шар 0-20 см) і 35% (20-40 см). Запаси обмінних кальцію та магнію в шарі ґрунту 0-40 см також при цьому збільшився в 1,2 та 1,6 рази.

Систематичне застосування мінеральної системи удобрення призвело до зниження вмісту обмінного кальцію, порівняно з контролем, в орному шарі на 1,3 та підвищенню його в підорному на 3,0 мг/100 г , а кількість магнію зменшилась не тільки в шарі 0-20, але й і в шарі 20-40 см приблизно на 10 %, що свідчить про більш інтенсивну міграцію обмінних сполук магнію не тільки з орного, а й з підорного шарів грунту. Наслідком такої негативної дії мінеральної системи удобрення стало зменшення запасу обмінного магнію в шарі 0-40 см на 9%. Поєднання внесення мінеральних добрив з сидератами або гноєм зменшує їх негативну дію. При цьому зростає вміст і запаси обмінних катіонів в обох шарах ґрунту.

Органічна система удобрення сприяла звуженню співвідношення між обмінними формами кальцію та магнію щодо контролю до 3,2:1 в орному та до 3,1:1 в підорному шарі за рахунок збільшення вмісту обмінного магнію. Негативна дія мінеральних добрив призвела до підвищення цього показника до 4,6 (0-20 см) і 4,7 (20-40 см), що пов’язано зі зменшенням обмінних форм магнію.

Ступінь насичення ГВК ґрунту обмінними катіонами змінився під впливом тривалого використання добрив. Внесення органічних добрив призвело до зростання ступеню насичення ГВК обмінним магнієм і кальцієм на 3-6 %, тоді як мінеральна система негативно вплинула на цей показник: ступінь насичення як орного, так і підорного шару кальцієм зменшився відповідно на 8 і 2 %, а магнію відповідно на 4 і 3 %.

Динаміка вмісту обмінного магнію свідчить, що в першу половину вегетації спостерігається поступове зниження кількості його обмінної форми з фази кущення до трубкування на всіх варіантах (рис. 3) з наступним накопиченням від фази трубкування до колосіння. Амплітуда змін кількості магнію складає 0,8-1,5 мг/100 г ґрунту залежно від системи удобрення. Зміни у вмісті обмінного кальцію були подібні, але кількісно відрізнялись.

Рис. 3. Динаміка обмінного магнію в дерново-підзолистому ґрунті за різних систем удобрення, мг/100 г ґрунту, 2000-2002 рр.

1-кущення; 2-вихід у трубку; 3-колосіння; 4-повна стиглість.

Баланс обмінних катіонів показав, що на дерново-підзолистому грунті в умовах Лівобережного низинного Полісся в зерно-картопляній сівозміні спостерігається від’ємний баланс кальцію та магнію. Найбільші середньорічні втрати кальцію та магнію складають 80,3 і 35,2 кг/га при мінеральній системі удобрення. При систематичному внесенні гною втрати МgО зменшуються до 10,5 кг/га, а застосування органо-мінеральної традиційної системи удобрення дає змогу знизити негативний баланс СаО до 13,7 кг/га за рахунок зменшення міграції цих елементів, а також надходження їх з добривами.

При застосуванні органічних і мінеральних добрив вміст нітратного азоту зріс в 1,8-2,6 в орному та в 2-3,3 рази в підорному шарах ґрунту (табл. 3). Кількість N-NН4 також підвищилася відповідно по шарах в 1,3-2,2 та 1,3-2 рази. Найбільший позитивний ефект мала органо-мінеральна традиційна система удобрення при якій кількість мінерального азоту (N-NО3 + N-NН4) збільшилась відносно контролю приблизно на 60 % . Відповідним чином зростав і запас цих сполук.

Таблиця 3 – Вплив тривалого застосування добрив на показники поживного режиму дерново-підзолистого ґрунту, 2000-2002 рр.

Варіант | Шар ґрунту, см | Вміст, мг/100 г ґрунту

N-NO3 | N-NH4 | Р2О5 | K2O

водорозчинний | рухомий | обмінний

Без добрив (контроль) | 0-20 | 0,9 | 0,9 | 10,3 | 1,26 | 5,8 | 8,1

20-40 | 0,4 | 0,6 | 8,1 | 0,66 | 4,2 | 5,9

N68Р68К90 | 0-20 | 2,1 | 1,9 | 20,6 | 1,67 | 12,2 | 14,3

20-40 | 1,2 | 1,1 | 13,3 | 1,18 | 7,5 | 10,2

Гній, 10 т/га | 0-20 | 1,6 | 1,2 | 17,4 | 1,42 | 9,0 | 10,5

20-40 | 0,8 | 0,8 | 12,3 | 1,07 | 6,8 | 8,3

N68Р68К90 + сидерат 5 т/га | 0-20 | 2,1 | 1,8 | 20,5 | 1,50 | 12,3 | 14,8

20-40 | 1,1 | 1,1 | 14,0 | 1,01 | 7,7 | 10,8

Гній, 10 т/га + N68Р68К90 | 0-20 | 2,3 | 2,0 | 24,5 | 1,62 | 12,8 | 15,6

20-40 | 1,3 | 1,2 | 14,6 | 1,06 | 8,0 | 11,0

Вміст і запаси рухомих фосфатів істотно змінювався під впливом довготривалого застосування різних систем удобрення. Внесення органічних та мінеральних добрив підвищувало кількість доступних для рослин форм фосфатів в орному та підорному шарах ґрунту (табл. 3). Максимальну позитивну дію мало тривале застосування органо-мінеральної (традиційної) системи удобрення, при якій вміст рухомих фосфатів становив 24,5 в орному і 14,6 мг/100 г в підорному шарі, а запаси в шарі 0-40 см складали 1195 кг/га, в той час як на контролі вміст його був відповідно в 2,4 і 1,8, а запаси в 2,1 рази менші. Внесення мінеральних добрив як окремо, так і на фоні сидератів мало приблизно однакову дію.

Калійний режим. Вміст водорозчинного калію зростав при систематичному застосуванні добрив. При мінеральній системі удобрення кількість його була вище на 3-15 % ніж при органічній та органо-мінеральних та на 24 % в порівнянні з контролем (табл. 3). Внесення органічних та мінеральних добрив, використання сидерації позитивно впливало як на вміст, так і на запаси рухомого (за Кірсановим) калію в ґрунті. Тривале використання органо-мінеральної традиційної системи сприяло підвищенню вмісту рухомого калію відповідно по шарах до 12,8 та 8 мг/100 г , а також його запасів до 637 кг/га (0-40 см), що в 1,9-2,2 рази перевищує контроль.

Найбільші кількісні зміни спостерігались у вмісті обмінного калію, однак закономірність не змінилась. При тривалому використанні мінеральних добрив на фоні гною спостерігався найвищий вміст та запаси обмінної форми К2О.

Аналіз експериментальних даних методом кореляційних залежностей показав, що за рівнем кореляційного зв’язку з водорозчинною формою магнію показники дерново-підзолистого грунту розміщуються в такий ряд: сума ввібраних основ < кальцій рухомий = магній обмінний < магній рухомий < кальцій обмінний < рНH2O < рНKCl = гідролітична кислотність < рухомі фосфати < калій рухомий < амонійний азот < нітратний азот < калій обмінний < калій водорозчинний < кальцій водорозчинний. А кореляційні зв’язки рухомого магнію з показниками грунту зростають в ряду: магній водорозчинний < кальцій водорозчинний < калій водорозчинний < рухомі фосфати < нітратний азот < калій рухомий < калій обмінний < амонійний азот < магній обмінний < сума ввібраних основ < рНH2O = рНKCl < кальцій рухомий < гідролітична кислотність < кальцій обмінний. Таким чином, рівень зв’язку цих факторів з формами магнію зростає в такому ряду: магній водорозчинний < магній обмінний < магній рухомий.

Вплив систем удобрення та магнію на вміст і динаміку елементів живлення в рослинах пшениці ярої. Вміст елементів живлення в рослинах пшениці ярої протягом вегетації був найвищим у фазі кущення з наступним зменшенням до кінця вегетації. Застосування різних систем удобрення сприяло підвищенню вмісту азоту, фосфору, калію та кальцію і магнію в рослинах як в біомасі в процесі вегетації, так і в зерні. Внесення мінеральних добрив на фоні гною створювало умови, при яких вміст загального азоту та калію в рослинах в 1,3, фосфору в 1,4, кальцію та магнію в 1,1 рази був вищим ніж на контролі.

Магнієві добрива підвищували вміст цього елемента в рослинах в період вегетації на 8,3-16,7 %. Вони також сприяли посиленню накопичення в зерні загального азоту на 4,5-9,8, фосфору на 1,2-3,4, магнію на 10-14,3 %. Вміст елементів живлення в рослинах пшениці ярої в фази кущення, трубкування, колосіння зростав в такій послідовності: магній < кальцій < фосфор < азот < калій; в соломі: магній < фосфор < кальцій < азот < калій, а в зерні: кальцій < магній < калій < фосфор < азот.

Кореляційно-регресійний аналіз показав, що найтісніша залежність між вмістом магнію в рослинах пшениці ярої та фізико-хімічними й агрохімічними показниками дерново-підзолистого грунту спостерігалась в фазу кущення. За рівнем зв’язку вони розміщуються в такий ряд: рухомі фосфати < водорозчинний кальцій < рухомий калій < водорозчинний магній < обмінний калій < водорозчинний калій < нітратний азот < амонійний азот < рНKCl < рухомий магній < рНH2O < гідролітична кислотність < обмінний кальцій < рухомий кальцій < сума ввібраних основ < обмінний магній. Таким чином, рівень впливу показників родючості грунту на вміст магнію в рослинах пшениці ярої змінюється протягом вегетації в бік зменшення по фазах розвитку: кущення > трубкування > колосіння.

Агроекономічна та енергетична ефективність систем удобрення пшениці ярої. Дослідження впливу систем удобрення та магнію на врожайність та якість зерна ярої пшениці показало, що під дією добрив врожай зерна зростав на 7,1-16,8 ц/га, а вміст білку та клейковини на 7-18 % відносно контролю (табл. 4). Найвища продуктивність пшениці ярої спостерігалась на фоні органо-мінеральної системи удобрення (гній, 10 т/га + N68Р68К90) – 36 ц/га, тобто приріст відносно контролю складав 14,1 ц/га.

Таблиця 4 – Вплив систем удобрення та магнію на врожайність та якість зерна ярої пшениці, 2000–2002 рр.

Варіант | Врожайність, ц/га | Вміст, %

білку | сирої клейковини

1* | 2 | 1 | 2 | 1 | 2

Без добрив (контроль) | 21,9 | 23,9 | 11,7 | 11,6 | 25,0 | 24,7

N68P68K90 | 29,0 | 34,9 | 12,6 | 14,5 | 27,0 | 31,1

N68P68K90 +

сидерат 5 т/га | 30,3 | 33,7 | 12,9 | 14,2 | 27,5 | 30,2

Гній, 10 т/га | 31,8 | 34,6 | 14,3 | 14,7 | 30,5 | 31,4

Гній, 10 т/га + N68P68K90 | 36,0 | 38,7 | 14,1 | 16,2 | 30,1 | 34,5

НІР05, ц/га, % | 1,7 | 0,71 | 1,44

1* – без внесення магнію, 2 – з внесенням магнію

Магнієві добрива, поліпшуючи поживний режим і використання елементів живлення, підвищували врожайність пшениці ярої та поліпшували якість зерна. Найбільш ефективним було поєднання їх з мінеральною системою, що забезпечило зростання врожаю на 5,9 ц/га, вмісту білку на 13, а клейковини – на 13,2 %. На фоні органічної та органо-мінеральних систем удобрення прирости від магнію були майже однаковими: урожайність зросла на 2,7-3,4 ц/га, а вміст білку та клейковини – 8,6-13 %.

Економічна та енергетична оцінка вирощування пшениці ярої при різних системах удобрення і застосування магнію показала, що найбільш економічно та енергетично ефективною є післядія гною. Тут спостерігається найнижче значення собівартості зерна – 14 грн/ц, витрат енергії на 1 ц продукції – 418 МДж, максимальний чистий прибуток – 1145 грн/га, найвищий рівень рентабельності – 257 %, а коефіцієнт енергетичної ефективності – 3,93.

Внесення магнію на цих ґрунтах є економічно та енергетично виправданим. В результаті підвищення врожайності та поліпшення якості зерна відбувається зростання чистого прибутку з одиниці площі. Найбільш економічно доцільним виявилося внесення магнію на фоні мінеральних добрив, при якому незважаючи на підвищення собівартості та витрат енергії, чистий прибуток збільшився на 220 грн/га, рівень рентабельності на 8 %, вихід енергії на 16,9 %, а коефіцієнт енергетичної ефективності зріс на 8 % і становить – 2,54.

Зважаючи на те, що застосування гною в сучасних системах землеробства знизилось порівняно з рекомендованим, а в виробничих умовах переважає мінеральна система удобрення, все це робить застосування магнієвих добрив особливо актуальним і економічно доцільним.

Висновки

1. Систематичне застосування в зерно-картопляній сівозміні різних систем удобрення призводить до істотних змін фізико-хімічних та агрохімічних показників дерново-підзолистого супіщаного грунту, що відображається на вмісті, запасі, балансі, співвідношенні та фракційному розподілі кальцію та магнію в грунті. Найменший вплив спостерігається щодо водорозчинних фракцій, кількість яких приблизно однакова при різних системах удобрення. Співвідношення між водорозчинними формами кальцію та магнію при різних системах удобрення приблизно однакове: в орному шарі – 3:1, в підорному – 2,8:1.

2. Вміст рухомого магнію, залежно від систем удобрення, коливається в межах 3,4-4,6 мг/100 г ґрунту (шар 0-20 см), що є нижче критичного рівня. Мінеральні добрива сприяють зменшенню рухомих форм кальцію на 3-9 та магнію на 13-15 %, а органічні, навпаки, підвищують їх вміст на 8-13 % відносно контролю. Систематичне застосування мінеральних добрив (N68P68K90) зменшує кількість рухомих сполук магнію і, як наслідок, співвідношення зростає до 6,1:1 (0-20 см) та 6,5:1 в шарі 20-40 см, що має негативне значення для родючості грунтів.

3. Застосування органічної системи удобрення позитивно впливає як на вміст, так і запас обмінних катіонів в дерново-підзолистому ґрунті. Вміст обмінного кальцію в середньому за вегетацію на 17 і 19 % вище ніж на контролі, а кількість обмінного магнію зростає відповідно в 1,7 (шар 0-20 см) і 1,5 рази (20-40 см). Запас цих елементів в шарі ґрунту 0-40 см також збільшується в 1,2 та 1,6 рази, а ступінь насичення ГВК обмінним магнієм і кальцієм зростає на 3-6%. Співвідношення між сполуками кальцію та магнію зростає в такому ряду форм: водорозчинні обмінні рухомі.

4. Мінеральні та органічні добрива позитивно впливають на поживний режим ґрунту. Зокрема, під дією органо-мінеральної системи удобрення (гній, 10 т/га + N68P68K90) підвищується вміст мінеральних сполук азоту в 2,4 рази, рухомих фосфатів на 58 %, рухомої та обмінної форм калію в 2,2 і 1,9 рази. Мінеральна система (N68P68K90), протягом вегетації ярої пшениці, збільшує амплітуду коливання вмісту нітратного азоту в 1,8, рухомих і обмінних сполук калію в 2,2 та 2,3 рази.

5. Встановлено, що тіснота зв’язку показників родючості дерново-підзолистого грунту з формами магнію зростає в такому ряду: магній водорозчинний < магній обмінний < магній рухомий. Рівень впливу показників ґрунту на вміст рухомого магнію зростає в ряду: магній водорозчинний < кальцій водорозчинний < калій водорозчинний < рухомі фосфати < нітратний азот < калій рухомий < калій обмінний < амонійний азот < магній обмінний < сума ввібраних основ < рНH2O = рНKCl < кальцій рухомий < гідролітична кислотність < кальцій обмінний.

6. Під впливом магнієвих добрив в зерні ярої пшениці підвищується кількість загального азоту на 4,5-9,8, фосфору на 1,2-3,6 %. Вміст магнію в рослинах пшениці ярої підвищується при всіх системах удобрення в період вегетації на 8,3-16,7 та в зерні на 10,0-14,3 %, а також зростає амплітуда коливання його вмісту на 4,0-20,8 %.

7. Встановлено, що рівень впливу показників родючості грунту на вміст магнію в рослинах пшениці ярої змінюється протягом вегетації та зменшується в такому ряду фаз росту та розвитку: кущення > трубкування > колосіння. За тіснотою зв’язку в фазу кущення вони розміщуються в такий ряд: рухомі фосфати < водорозчинний кальцій < рухомий калій < водорозчинний магній < обмінний калій < водорозчинний калій < нітратний азот < амонійний азот < рНKCl < рухомий магній < рНH2O < гідролітична кислотність < обмінний кальцій < рухомий кальцій < сума ввібраних основ < обмінний магній.

8. Під впливом систематичного удобрення врожай пшениці ярої на дерново-підзолистих ґрунтах зростає на 7,1-14,1 ц/га. Найвища продуктивність спостерігалась на фоні органо-мінеральної системи удобрення (гній, 10 т/га + N68P68K90) – 36 ц/га, що вище контролю на 14,1 ц/га. Магнієві добрива додатково підвищують врожайність зерна ярої пшениці на 2,0-5,9 ц/га. Найбільший приріст спостерігається на фоні мінеральних добрив (N68P68K90+Mg40) – 5,9 ц/га, а найвищий врожай зерна досягається поєднанням внесення магнієвих, органічних і мінеральних добрив (гній, 10 т/га + N68P68K90+Mg40) – 38,7 ц/га, що вище контролю на 16,8 ц/га.

9. Встановлено позитивний вплив внесення мінеральних та органічних добрив на якісні показники зерна ярої пшениці. Зокрема, при використанні органо-мінеральної системи удобрення (гній, 10 т/га + N68P68K90) вміст білку та клейковини підвищується відповідно на 17 і 16 %. Магній на фоні мінеральних добрив забезпечив приріст білку та клейковини на 13 %. При сумісному його використанні з органо-мінеральною системою удобрення отриманий максимальний вміст білку – 16,2 і клейковини – 34,5 %.

10. Аналіз економічних і енергетичних показників вирощування пшениці ярої на дерново-підзолистих грунтах при різних системах удобрення показав, що найбільш економічно та енергетично вигідним є використання післядії гною. При такій системі удобрення спостерігалось найнижче значення собівартості зерна – 14 грн/ц, витрат енергії на 1 ц продукції – 418 МДж, максимальний чистий прибуток – 1145 грн/га, найвищий рівень рентабельності – 257 % та коефіцієнт енергетичної ефективності – 3,93. Магній на фоні мінеральних добрив (N68P68K90+Mg40) підвищує собівартість продукції та витрати енергії, але поряд з цим сприяє зростанню чистого прибутку на 220 грн/га, рівня рентабельності на 8, виходу енергії на 16,9 та коефіцієнту енергетичної ефективності на 8 %.

Рекомендації виробництву

1. Для збереження родючості дерново-підзолистих грунтів Лівобережного низинного Полісся рекомендується в зерно-картопляних сівозмінах вносити на 1 га сівозмінної площі 10 т гною в поєднанні з мінеральними добривами (N68P68K90).

2. Для отримання врожайності пшениці ярої – 32,3-36,4 ц/га з добрими якісними показниками зерна: вміст білку – 13,0-16,8, клейковини – 27,3-36,9 % на дерново-підзолистих грунтах Лівобережного низинного Полісся рекомендується на фоні мінеральних добрив (N60P60K90) вносити магній в нормі 40 кг/га (в формі MgSO4).

Список праць, опублікованих за темою дисертації

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Богданович Р.П.