НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ГЕНГАЛО Олег Михайлович
УДК: 631.878:633.11“321”:631.445.4(292.485.477)
АГРОХІМІЧНА ОЦІНКА НОВОГО ВИДУ ДОБРИВА НА ОСНОВІ БУРОГО ВУГІЛЛЯ ПРИ ВИРОЩУВАННІ ЯРОЇ ПШЕНИЦІ НА ЛУЧНО-ЧОРНОЗЕМНОМУ ҐРУНТІ ПІВНІЧНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ
06.01.04 – агрохімія
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, академік УААН, професор Городній Микола Михайлович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна
Офіційні опоненти:
доктор сільськогосподарських наук, професор Бердніков Олександр Михайлович, Чернігівський інститут агропромислового виробництва УААН, завідувач лабораторії агрохімії
кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Олійник Катерина Михайлівна, Інститут землеробства УААН, старший науковий співробітник відділу інтенсивних технологій зернових колосових культур і кукурудзи
Провідна установа – Інститут агроекології та біотехнології УААН, відділ агроекології, м. Київ
Захист відбудеться “ 26 ” травня 2003р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус 4, к.41
Автореферат розісланий “ 19 ” квітня 2003р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Балабайко В.Ф.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Стабілізація і відтворення родючості ґрунтів на фоні сучасних технологій вирощування сільськогосподарських культур являється актуальним питанням. Один із шляхів його розв’язання, при дефіциті традиційних органічних добрив є ефективне використання місцевої сировини, зокрема бурого вугілля. Великі запаси органічної речовини, яка міститься в бурому вугіллі, можуть прискорити виробництво нових видів складних органо-мінеральних добрив (ОМД). У зв’язку з цим заслуговує на увагу виробництво та використання нового виду ОМД, торговельна марка якого “ТЕКОС-2”. Для цього необхідно розробити технологію виробництва ОМД “ТЕКОС-2” і вивчити його вплив на родючість ґрунту, врожайність та якість сільськогосподарських культур.
Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася відповідно до планів наукових досліджень програми Національного аграрного університету. Наукова робота входила до тематики: “Розробка нових технологій одержання комплексних мінеральних і органічних добрив та визначення їх агрохімічної ефективності” (№ держреєстрації 0198U004089).
Мета та завдання досліджень. Мета досліджень – встановити технологічні параметри виробництва ОМД “ТЕКОС-2” на основі бурого вугілля і виявити його вплив на агрохімічні показники лучно-чорноземного карбонатного грубопилувато-легкосуглинкового на лесовидному суглинку ґрунту та продуктивність ярої пшениці, а також розробити пропозиції по ефективному його використанні.
Для досягнення цієї мети передбачалося розв’язати такі завдання:
· розробити технологічні параметри виробництва ОМД “ТЕКОС-2” на основі бурого вугілля;
· вивчити вплив ОМД на динаміку поживних елементів у ґрунті;
· встановити вплив ОМД на вміст і склад гумусу та особливості формування мікробних угруповань ґрунту;
· визначити продуктивність ярої пшениці та якість зерна під впливом різних видів добрив;
· обґрунтувати оптимальні дози ОМД “ТЕКОС-2” для ярої пшениці при вирощуванні на лучно-чорноземному карбонатному грубопилувато-легкосуглинковому на лесовидному суглинку ґрунті.
Об’єкт досліджень – агрохімічні процеси в лучно-чорноземному карбонатному грубопилувато-легкосуглинковому ґрунті, деякі фізіологічні та біохімічні процеси у рослинах ярої пшениці та її продуктивність, характер їх зміни при застосуванні добрив.
Предмет досліджень – вміст і динаміка органічної речовини та рухомих форм макроелементів у лучно-чорноземному карбонатному грубопилувато-легкосуглинковому ґрунті, фізіолого-біохімічні процеси в рослинах ярої пшениці (вміст основних елементів живлення, коефіцієнти їх використання з добрив, біометричні показники), якість продукції, енергетична ефективність вирощування ярої пшениці.
Методи дослідження – польовий дослід, лабораторні методи за загальноприйнятими в агрохімії методиками.
Наукова новизна. Розроблено технологію виготовлення ОМД “ТЕКОС-2” на основі бурого вугілля, яка базується на збагаченні останнього біологічно активними компонентами та неорганічними солями. Інтенсифікація мікробіологічних процесів при компостуванні й достиганні добрива стимулювала підвищення вмісту активних метаболітів життєдіяльності мікроорганізмів.
Обґрунтовано оптимальні дози ОМД “ТЕКОС-2” для передпосівного внесення під яру пшеницю при вирощуванні її на лучно-чорноземному карбонатному грубопилувато-легкосуглинковому ґрунті. Встановлено ступінь впливу ОМД на деякі показники родючості лучно-чорноземного карбонатного ґрунту та особливості формування мікробних угруповань ґрунту. Визначено інтенсивність деяких фізіологічних і біохімічних процесів в рослинах, господарський винос основних елементів живлення, коефіцієнти їх використання з добрив, величину та якість врожаю зерна ярої пшениці при вирощуванні її в Північному Лісостепу України.
Практичне значення отриманих результатів. На основі експериментальних досліджень встановлено, що компостування нового ОМД “ТЕКОС-2” проводять на протязі 2–3 місяців при температурі 18–220С та вологості 20% з оптимальним співвідношенням компонентів: буре вугілля (58–68%); біологічноактивні компоненти: біогумус (10–20%), зброджений осад стічних вод (2%) і мікробна закваска, виготовлена на основі музейної культури Bacillus megaterium, Pseudomonas sinuosa (до 1%), а також мінеральні добрива – фосфорні (фосфоритне борошно, одержане з фосфоритів України – 15%), азотні (вуглекислий амоній – 5%).
Встановлено, що для одержання стабільних врожаїв зерна ярої пшениці 3,5-4,0 т/га з високими показниками його якості на лучно-чорноземному карбонатному грубопилувато-легкосуглинковому ґрунті Північного Лісостепу України з середнім забезпеченням легкогідрозованими сполуками азоту і рухомого фосфору та низьким обмінного калію рекомендується внесення під передпосівну культивацію 3,0–4,5 т/га ОМД “ТЕКОС-2”.
Особистий внесок здобувача. Автор самостійно провів польові та лабораторні дослідження з ярою пшеницею і вико-вівсяною сумішкою. Розробив технологічні параметри виробництва добрива “ТЕКОС-2”, підібрав та обґрунтував методики досліджень, самостійно узагальнив та систематизував одержані результати досліджень, статистично їх опрацював. Загальний особистий внесок дисертанта становить понад 90%.
Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на щорічних професорсько-викладацьких конференціях ННІ рослинництва, ґрунтознавства і агрохімсервісу НАУ; Всеросійській науково-практичній конференції “Гуминовые удобрения и их роль в повышении урожайности и охране почв” (м. Рязань, 2001 р.); Першій Всеукраїнській конференції молодих вчених-аграріїв (м. Київ, 2001 р.); VI Всеукраїнському з’їзді ґрунтознавців та агрохіміків (м. Умань, 2002 р.).
Одержані результати висвітлені в “Рекомендаціях по виробництву та використанню нових добрив із широким спектром дії” й впроваджені на площі 25 га у дослідному господарстві “Заповіт” с. Полупанійки Підволочиського району Тернопільської області та на площі 30 га в сільськогосподарському ТОВ “ТЕРА” смт. Підволочиськ Тернопільської області.
Публікації. За темою дисертації опубліковано 5 статей у фахових виданнях, із них 2 одноосібні.
Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із загальної характеристики, 7 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку літератури і додатків. Основний зміст роботи викладено друкованим текстом на 146 сторінках. Вона містить 31 таблицю, 5 рисунків, 5 додатків. Список літератури налічує 339 джерел, у тому числі 26 латиницею.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Сучасному сільському господарству необхідна переорієнтація на використання місцевих ресурсів стабілізації та відтворення родючості ґрунтів, які здатні забезпечити рослини основними елементами живлення. У зв’язку з цим перспективним засобом є органо-мінеральні добрива, які виготовлені з високозольного бурого вугілля. Дослідження із вивчення можливості використання вугілля як наповнювача при виготовленні добрив починаються ще з 20-х років. К.К. Гедройц, П.А. Власюк, Л.А. Христєва, а також вчені Чехії, Югославії, Німеччини використовували різні технології для виготовлення органо-мінеральних добрив на основі бурого вугілля. Саме цим питанням присвячено аналіз літературних джерел.
ПРОГРАМА, ОБ’ЄКТ, МЕТОДИКА ТА УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
Дослідження проводили на кафедрі агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна в польовому досліді агрономічної дослідної станції НАУ Васильківського району Київської області. Ґрунт дослідної ділянки – лучно-чорноземний карбонатний грубопилувато-легкосуглинковий на лесовидному суглинку з вмістом гумусу 4,29% і середнім забезпеченням азотом легкогідролізованих сполук, середнім рухомого фосфору та низьким обмінного калію. Реакція ґрунтового розчину знаходилася в слаболужному діапазоні, сприятливому для росту та розвитку ярої пшениці.
Дослідження проводили за схемою: 1. Без добрив (контроль); 2. Буре вугілля – 1,5 т/га; 3. Органо-мінеральне добриво – 1,5 т/га; 4. Еквівалентна кількість мінеральних добрив до 1,5 т/га органо-мінерального добрива (N30Р40К15); 5. Органо-мінеральне добриво – 3 т/га; 6. Еквівалентна кількість мінеральних добрив до 3т/га органо-мінерального добрива (N60Р80К30); 7. Органо-мінеральне добриво – 4,5т/га; 8. Еквівалентна кількість мінеральних добрив до 4,5т/га органо-мінерального добрива (N90Р120К45).
За систематичного розміщення варіантів площа посівної ділянки становила 100, облікової – 70 м2. Повторність досліду – трикратна. Безпосередню дію ОМД “ТЕКОС-2” вивчали при вирощуванні районованого сорту ярої пшениці Миронівська яра, післядію – вико-вівсяної сумішки.
Зразки ґрунту та рослин відбирали в такі фази росту й розвитку рослин ярої пшениці: кущіння, вихід у трубку і повна стиглість. Лабораторні аналізи проводили в лабораторії кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна НАУ, деякі – в Українському інституті експертизи сортів рослин й Інституті мікробіології та вірусології ім. Д.С. Заболотного НАН України. При виконанні польових і лабораторних робіт керувалися загальноприйнятими методиками в агрохімії. Зразки ґрунту та рослин відбирали й підготовляли для аналізів відповідно до вказівок, наведених у “Практикумі по агрономічній хімії”(1965 р.), практикумі “Агрохімічний аналіз” (1996 р.), “Лабораторному практикумі з агрохімії”(1984 р.), “Лабораторному практикумі по ґрунтознавству”(1982 р.) і “Практикумі по мікробіології”(1972 р.).
У ґрунті визначали загальний вміст гумусу за методом Тюріна; групово-фракційний склад гумусу за схемою Тюріна в модифікації Пономарьової та Плотникової; вміст рухомих гумусових речовин – за методом Єгорова (екстрагуванням 0,2 н. NаОН), детриту – з оцтовим ангідридом; вміст азоту легкогідролізованих сполук – за методом Шлавицької; амонійного азоту – колориметрично за допомогою реактиву Несслера, нітратного азоту – за допомогою іонселективного електрода; вміст рухомих сполук фосфору та калію визначали в одній витяжці за методом Мачигіна у модифікації ЦІНАО з наступним визначенням фосфору колориметрично за методом Деніже, а калію – на полуменевому фотометрі; чисельність мікроорганізмів – методом посіву розбавлень ґрунтової суспензії на тверді поживні середовища: органотрофні – на м’ясо-пептонний агар, педотрофні – на ґрунтовий агар, амілолітичні – на крохмалево-аміачне середовище, гуматрозкладаючі – на гуматний агар, азотобактер – на середовище Ешбі.
Протягом періоду вегетації ярої пшениці проводили подекадні біометричні виміри площі листкової поверхні методом висічок, наростання сухої маси надземної частини рослин – гравіметричним методом. Вираховували чисту продуктивність фотосинтезу (ЧПФ) та фотосинтетичний потенціал посіву (ФПП). Усі виміри здійснювали на 10 типових рослинах з одного варіанта в трикратному повторені. Загальну і робочу адсорбційні поверхні кореневої системи ярої пшениці визначали за методом Сабініна і Колосова.
У рослинних зразках ярої пшениці та однорічних трав визначали вміст загального азоту, фосфору і калію після мокрого озолення за методом Гінзбург та ін. Після мокрого озолення рослинного матеріалу визначали вміст азоту фотометричним методом за допомогою реактиву Несслера; фосфору – фотометрично за методом Деніже у модифікації Левицького; калію – за допомогою полуменевого фотометра.
Структуру врожаю ярої пшениці визначали – за методом Майсуряна, вміст білкового азоту в зернівках – за методом Барнштейна, фракційного складу білків – за методом Козлова та Городнього, вміст сирої клейковини – методом відмивання водорозчинних речовин, індекс деформації клейковини на приладі ІДК-1, сили борошна – на альвеографі Шопена.
Вміст сирого протеїну в рослинах вико-вівсяної суміші визначали за методом К’єльдаля, клітковини за методом Генеберга і Штомана, каротину за методом Муррі.
Експериментальні дані математично опрацьовували методом дисперсійного аналізу за Б.О. Доспєховим. Економічну ефективність застосування добрив обчислювали за цінами 2002 року, енергетичну оцінку застосування добрив визначали згідно методики І.А. Васькова та інших (1986), а також Ю.О. Тараріко та інших (2001).
СПОСОБИ ОДЕРЖАННЯ ТА АГРОХІМІЧНА ОЦІНКА ОРГАНО-МІНЕРАЛЬНОГО ДОБРИВА НА ОСНОВІ БУРОГО ВУГІЛЛЯ (“ТЕКОС - 2”)
Основною виготовлення органо-мінерального добрива з бурого вугілля було збагачення останнього біологічно активними компонентами. Інтенсифікація мікробіологічних процесів при компостуванні і достиганні добрива стимулювала підвищення вмісту активних метаболітів життєдіяльності мікроорганізмів.
У результаті наших досліджень встановлено оптимальне співвідношення компонентів ОМД “ТЕКОС-2”, яке містить буре вугілля (58 – 68%); “Біогумус” (10 – 20%); мінеральні добрива – фосфорні (фосфоритне борошно, одержане із фосфоритів України – 15%), азотні (вуглекислий амоній – 5%); зброджений осад стічних вод (2%) і мікробну закваску, виготовлену на основі музейної культури Bacillus megaterium, Pseudomonas sinuosa (до 1%).
ОМД “ТЕКОС-2” виробляють компостуванням субстрату протягом 2–3 місяців. Установлено, що під час компостування цього добрива важливу роль відіграє гідротермічний режим. В залежності від ступеню зволоження субстрату змінюється інтенсивність аеробних та анаеробних процесів – найвища швидкість мінералізації органічних речовин досягається при температурі оточуючого середовища 18–220С та вологості субстрату 20%. При таких показниках забезпечується оптимальне співвідношення капілярів із повітрям і водою, що сприяє одночасному прискоренню мінералізації всього об’єму субстрату.
Нашими дослідженнями також встановлено, що ОМД “ТЕКОС-2” відзначається добрими фізико-хімічними властивостями і містить 43,5% загального вуглецю, 4,82 – вуглецю гумінових кислот та 4,67 – вуглецю фульвокислот, не менше 2,0% загального азоту; 2,5 Р2О5; 1,0 К2О; реакція слаболужна ( рН 7,0-7,5); вологість 15 – 20%.
Таким чином, ОМД “ТЕКОС-2” є добривом, яке не тільки забезпечує рослину головними елементами живлення, але й створює умови для стабілізації родючості ґрунту.
ЗМІНА РОДЮЧОСТІ ЛУЧНО-ЧОРНОЗЕМНОГО КАРБОНАТНОГО ГРУБОПИЛУВАТО-ЛЕГКОСУГЛИНКОВОГО НА ЛЕСОВИДНОМУ СУГЛИНКУ ҐРУНТУ ПРИ ВНЕСЕННІ ДОБРИВ
Родючість – найважливіша властивість ґрунту, яка формується в процесі його утворення і характеризується сукупністю всіх його показників. Оптимальні умови росту та розвитку рослин забезпечуються за рахунок усього комплексу фізичних, біологічних і хімічних властивостей ґрунту та їх динаміки у річному циклі. Невід’ємною складовою ґрунту і показником його родючості є органічна речовина, яка на 85–90 % представлена гумусом. Вона впливає майже на всі показники родючості. Встановлено, що при внесенні добрив спостерігається тенденція до підвищення вмісту гумусу в ґрунті.
Так, в фазу кущіння ярої пшениці при внесенні ОМД вміст гумусу зріс на 2,3-5,4% при вмісті на контролі 3,86%. Внесення еквівалентної кількості мінеральних добрив сприяло підвищенню цього показника порівняно з контролем на 1-4,4%. В фазу виходу в трубку виявилося деяке зниження рівня гумусу. В наступні періоди росту ярої пшениці спостерігалося часткове зростання даного показника. Це, очевидно, пов’язано з річною циклічністю перетворення речовини та енергії в ґрунті. Слід зазначити, що при внесенні ОМД “ТЕКОС-2” відмічається часткове збільшення кількості гумінових кислот і деяке зменшення фульвокислот, причому у варіантах де вносили еквівалентну кількість мінеральних добрив, зафіксовано звуження співвідношення Сгк/Сфк. У фракційному складі зростла частка гумінових кислот другої фракції (ГК-2), розчинних в 0,1н. NаОН тільки після декальцинації ґрунту і зв’язаних з кальцієм. У складі фульвокислот найбільшою була друга фракція фульвокислот (ФК-2), які розчинні в 0,1н. розчині NаОН тільки після декальцинації ґрунту та зв’язані з ГК-2.
Використання добрив сприяло підвищенню вмісту легкогідролізованих сполук азоту в ґрунті. В фазу кущіння найбільше легкогідролізованих сполук азоту виявлено при внесенні 4,5 т/га ОМД – 59,3 мг/кг ґрунту. У варіанті де вивчали вплив еквівалентної кількості мінеральних добрив рівень легкогідролізованих сполук азоту знизився на 2,8 мг/кг ґрунту. На контролі цей показник становив 49,9 мг/кг. У наступні фази росту та розвитку ярої пшениці кількість легкогідролізованих сполук азоту в ґрунті зменшувалася. Це, ймовірно, пов’язано з інтенсивнішим засвоєнням сполук азоту рослинами.
Внесення добрив оптимізували, також, і показники фосфорного та калійного режимів ґрунту. Так, в фазу кущіння при внесенні ОМД рухомих сполук фосфору в ґрунті містилося 77,8 – 110 мг/кг ґрунту, тоді як на контролі – 37,5 мг/кг. У варіанті, де вивчали вплив еквівалентної кількості мінеральних добрив, цей показник знизився порівно з варіантом де вносили ОМД, на 1,6 – 5,0 мг/кг ґрунту.
На контролі вміст обмінного калію в фазу кущіння становив 83,4 мг/кг ґрунту. При внесенні ОМД цей показник на 16,6 – 46,6 мг/кг перевищував показники контрольного варіанта, а при використанні еквівалентної кількості мінеральних добрив на 14,8 – 41,6 мг/кг ґрунту.
ВПЛИВ ДОБРИВ НА МІКРОБНІ УГРУПОВАННЯ ЛУЧНО-ЧОРНОЗЕМНОГО КАРБОНАТНОГО ГРУБОПИЛУВАТО-ЛЕГКОСУГЛИНКОВОГО ҐРУНТУ
У формуванні родючості ґрунту велике значення мають мікроорганізми. Вони є давніми ґрунтоутворювачами, які почали діяти задовго до появи вищих рослин і тварин. Раціональне використання мікробіологічних факторів у землеробстві дає можливість значно підвищити потенційну та ефективну родючість ґрунтів. Для наукового обґрунтування екологічно збалансованих систем землеробства виникає потреба у вивченні закономірностей функціонування мікробіоценозу ґрунту. Важлива роль ґрунтових мікроорганізмів зумовлена їхньою участю у трансформації основних біогенних елементів – азоту і вуглецю. Нашими дослідженнями встановлено, що однією із найбільших груп мікробного ценозу лучно-чорноземного карбонатного грубопилувато-легкосуглинкового ґрунту дослідної ділянки при вирощуванні ярої пшениці були мікроорганізми азотного циклу (табл. 1).
Таблиця 1 - Вплив добрив на чисельність мікроорганізмів у лучно-чорноземному карбонатному грубопилувато-легкосуглинковому ґрунті в фазу виходу в трубку ярої пшениці (середнє за 2000-2002рр.)
Варіант досліду | Чисельність мікроорганізмів,
млн. шт. в 1г ґрунту | органотрофні | амілолітичні | гуматрозклада-ючі | Без добрив (контроль) | 9,80 | 13,9 | 9,10 | Буре вугілля (1,5 т/га) | 9,40 | 6,70 | 9,30 | Органо-мінеральне добриво (1,5 т/га) | 17,6 | 15,1 | 17,8 | N30P40K15 - еквівалентна кількість мінеральних добрив до 1,5 т/га ОМД | 5,80 | 7,00 | 8,90 | Органо-мінеральне добриво (3,0 т/га) | 15,3 | 7,20 | 13,9 | N60P80K30 - еквівалентна кількість мінеральних добрив до 3,0 т/га ОМД | 9,60 | 8,71 | 9,30 | Органо-мінеральне добриво (4,5 т/га) | 13,8 | 7,93 | 12,4 | N90P120K45 – еквівалентна кількість мінеральних добрив до 4,5 т/га ОМД | 6,30 | 8,12 | 11,9 |
Нами встановлено, що при внесенні ОМД “ТЕКОС-2” рівень органотрофних мікроорганізмів в ґрунті в 1,6-3,0 рази був вищим в порівнянні з внесенням еквівалентної кількості мінеральних добрив. Кількість амілолітичних мікроорганізмів була самою високою при внесенні 1,5 т/га ОМД і становила 15,1 при вмісті на контролі 13,9 млн. шт. в 1 г ґрунту. При внесенні 3,0 і 4,5 т/га ОМД кількість мікроорганізмів цієї групи зменшилася в 1,9 і 2,0 раза в порівнянні з контролем. Вміст гуматрозкладаючих мікроорганізмів при застосуванні ОМД на 0,5–8,9 млн. шт. в 1г ґрунту переважав варіанти із внесенням еквівалентної кількості мінеральних добрив. Така велика чисельність гуматрозкладаючих мікроорганізмів дозволяє припустити, що гумусові сполуки бурого вугілля в ґрунті підлягатимуть подальшій активній мікробній трансформації.
Отже, використання ОМД “ТЕКОС-2” сприяє зростанню відносної стійкості мікробного ценозу ґрунту порівняно з мінеральними добривами. Це проявляється в тому, що у варіантах, де застосовували зазначене добриво, створюються умови для оптимального співвідношення мікроорганізмів, які утилізують органічний і мінеральний азот, що блокує деструкційний метаболізм ґрунтової мікрофлори й послаблює напругу мінералізаційних процесів, а отже, активізує трансформацію органічної речовини ґрунту.
ВПЛИВ ДОБРИВ НА ДЕЯКІ ФІЗІОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ В РОСЛИНАХ
ЯРОЇ ПШЕНИЦІ
Фотосинтетична активність посівів ярої пшениці значною мірою залежить від рівня мінерального живлення. Основними показниками, які визначають фотосинтетичну активність посівів, є вміст сухої речовини у рослинах, розміри асимілятивного апарату, чиста продуктивність фотосинтезу (ЧПФ). В процесі росту і розвитку рослин пшениці суха речовина у них нарощується не рівномірно, що пов’язано з рівнем мінерального живлення (табл. 2).
Так, на контролі вміст сухої речовини через 25 днів після сівби ярої пшениці становив 0,16 ц/га. При внесенні 4,5 т/га ОМД “ТЕКОС-2” цей показник зріс на 0,27 ц/га, а еквівалентної кількості мінеральних добрив – на 0,21 ц/га. Найінтенсивніше нарощування сухої речовини спостерігалося в період трубкування-колосіння ярої пшениці. У цей період на контролі вміст сухої речовини становив 35,4 ц/га і зріс на 15,8–47 ц/га при внесенні ОМД та на 11,7–38,6 ц/га при внесенні еквівалентної кількості мінеральних добрив.
На початку вегетації пшениці площа листової поверхні збільшується дуже повільно. Так, на контролі листова поверхня була 13,6 тис. м2/га. При внесенні ОМД вона зросла порівняно з контролем на 2,2–6 тис. м2/га, а еквівалентної кількості мінеральних – на 1,8–5,3 тис. м2/га. Максимальні значення площі листків, відмічалися в період трубкування-колосіння ярої пшениці (через 55-65 днів після сівби). У варіанті, де вивчали вплив 4,5 т/га ОМД, в середньому за три роки досліджень, площа листків становила 42,2 тис. м2/га, тоді як при внесенні еквівалентної кількості мінеральних добрив – 39,6 тис. м2/га. На контролі цей показник був 32,1 тис. м 2/га. У подальшому площа листкової поверхні зменшувалася в наслідок відмирання листків.
Відомо, що із збільшенням площі листків зростає фотосинтетичний потенціал (ФП). В наших дослідженнях найінтенсивніше підвищення фотосинтетичного потенціалу спостерігалося в фазу колосіння ярої пшениці. Так, при внесенні 4,5 т/га ОМД фотосинтетичний потенціал становив 2743 тис. м2 за добу, а еквівалентної кількості мінеральних добрив - 2574 тис. м2 за добу. На контролі цей показник був 2087 тис. м2 за добу.
Установлено, що із зростанням фотосинтетичного потенціалу підвищується врожайність сільськогосподарських культур. Наші дослідження підтвердили це припущення і довели високу кореляційну залежність між фотосинтетичним потенціалом і врожайністю зерна ярої пшениці – коефіцієнт кореляції в середньому за три роки досліджень становив 0,946.
Важливим завданням є не тільки збільшення асиміляційної поверхні, але й підвищення інтенсифікації фотосинтезуючого апарату. Один із показників, який характеризує інтенсивність його роботи – чиста продуктивність фотосинтезу (ЧПФ). Так, ЧПФ на контролі в фазу кущіння становила 1,98 г/м2 за добу. При внесенні ОМД цей показник зріс на 0,55-1,94, а еквівалентної кількості мінеральних добрив – на 0,53-1,71 г/м2 за добу.
Аналіз подекадної динаміки ЧПФ показав, що вона коливається впродовж вегетації набуваючи максимального значення в період трубкування-колосіння ярої пшениці. Це можна пояснити інтенсивнішою асиміляцією у молодих листків і більшою її тривалістю роботи на протязі доби. Площа листків у цей час близька до оптимальної, що поліпшує умови освітлення й не викликає затінення рослин. Так, у зазначений період найвища продуктивність фотосинтезу спостерігалася при
Таблиця 2 - Фотосинтетична активність посівів ярої пшениці при застосуванні добрив (середнє за 2000-2002рр.)
Варіант досліду | Вміст сухої речовина, ц/га | Площа листків, тис. м2/га | Чиста продуктивність фотосинтезу, г/м2 за добу | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7* | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7* | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6*
Без добрив (контроль) | 0,16 | 3,23 | 7,66 | 13,2 | 35,4 | 34,6 | 33,3 | 13,6 | 17,3 | 20,0 | 23,4 | 32,1 | 26,7 | 23,9 | 1,98 | 2,38 | 2,54 | 8,02 | -0,27 | -0,64Буре вугілля (1,5 т/га) | 0,17 | 3,60 | 8,42 | 14,8 | 37,7 | 36,5 | 34,9 | 13,7 | 17,4 | 20,1 | 23,5 | 33,0 | 26,9 | 24,1 | 2,29 | 2,57 | 2,92 | 8,09 | -0,41 | -0,61Органо-мінеральне добриво (1,5 т/га) | 0,30 | 5,07 | 11,5 | 21,5 | 51,2 | 53,4 | 52,9 | 15,8 | 21,5 | 24,3 | 27,4 | 35,0 | 30,5 | 27,6 | 2,53 | 2,77 | 3,85 | 9,55 | 0,65 | -0,15N30P40K15 - еквівалентна кількість мінеральних добрив до 1,5 т/га ОМД | 0,25 | 4,88 | 10,6 | 20,0 | 47,1 | 48,8 | 48,4 | 15,4 | 21,1 | 23,2 | 26,6 | 33,3 | 30,0 | 26,4 | 2,51 | 2,57 | 3,64 | 9,05 | 0,56 | -0,15Органо-мінеральне добриво (3,0 т/га) | 0,35 | 5,91 | 15,9 | 27,9 | 62,4 | 69,5 | 71,4 | 17,6 | 22,7 | 25,1 | 28,7 | 36,9 | 32,3 | 29,9 | 2,73 | 4,13 | 4,38 | 10,5 | 2,06 | 0,59N60P80K30 - еквівалентна кількість мінеральних добрив до 3,0 т/га ОМД | 0,31 | 5,63 | 13,8 | 25,2 | 57,9 | 64,1 | 65,1 | 17,1 | 22,1 | 24,4 | 28,1 | 35,9 | 31,7 | 28,7 | 2,69 | 3,40 | 4,24 | 10,3 | 1,81 | 0,37Органо-мінеральне добриво (4,5 т/га) | 0,43 | 9,26 | 21,7 | 37,1 | 82,4 | 100 | 105 | 19,6 | 25,2 | 27,8 | 31,5 | 42,2 | 35,6 | 32,4 | 3,92 | 4,64 | 5,17 | 12,3 | 4,61 | 1,30N90P120K45 - еквівалентна кількість мінеральних добрив до 4,5 т/га ОМД | 0,37 | 8,47 | 19,3 | 33,5 | 74,0 | 89,4 | 93,2 | 18,8 | 24,7 | 26,4 | 30,2 | 39,6 | 34,7 | 31,0 | 3,69 | 4,15 | 4,98 | 11,6 | 4,16 | 1,17____________
*
1 – 25 днів після сівби;
7 – 85 днів після сівби; | 2 – 35 днів після сівби; | 3 – 45 днів після сівби; | 4 – 55 днів після сівби; | 5 – 65 днів після сівби; | 6 – 75 днів після сівби; |
внесенні 4,5т/га ОМД – 12,3 г/м2 за добу, тоді як на контролі – 8 г/м2 за добу. При внесенні еквівалентної кількості мінеральних добрив ЧПФ становила 11,6 г/м2 за добу. В подальшому вона знижувалася. Це можна пояснити тим, що максимальної площа листків посів досягає протягом дуже короткого проміжку часу – до цього моменту нарощується площа поверхні листків, а потім вони поступово відмирають.
Отже створення оптимальних умов живлення є важливим фактором, який впливає на нарощування асимілюючої поверхні рослин пшениці та їхню продуктивність. За сприятливих погодних умов при внесенні 4,5 т/га ОМД створюється для рослин оптимальне співвідношення ФП і ЧПФ у результаті чого підвищується їхня загальна продуктивність.
УРОЖАЙНІСТЬ ЗЕРНА ЯРОЇ ПШЕНИЦІ ПРИ ЗАСТОСУВАННІ ДОБРИВ
Для одержання високих і стійких валових зборів зерна пшениці велике значення має своєчасне й ефективне проведення заходів, спрямованих на зростання урожайності та поліпшення якості продукції. Підвищення продуктивного потенціалу сортів можливе на основі урахування рівня мінерального живлення, грунтово – кліматичних умов, попередника, впровадження сортової агротехніки.
У наших дослідженнях внесення ОМД “ТЕКОС-2” сприяло приросту врожаю зерна ярої пшениці (табл. 3).
Таблиця 3 - Урожайність зерна ярої пшениці сорту Миронівська яра
(середнє за 2000 – 2002 рр..), т/га
Варіант досліду | Урожайність, т/га | Приріст
т/га | % | Без добрив (контроль) | 2,97 | - | - | Буре вугілля (1,5 т/га) | 3,04 | 0,07 | 2,42
Органо-мінеральне добриво (1,5 т/га) | 3,40 | 0,43 | 14,3
N30P40K15 – еквівалентна кількість мінеральних добрив до 1,5 т/га ОМД | 3,27 | 0,30 | 9,92
Органо-мінеральне добриво (3,0 т/га) | 3,50 | 0,53 | 17,6
N60P80K30 – еквівалентна кількість мінеральних добрив до 3,0 т/га ОМД | 3,47 | 0,50 | 16,7
Органо-мінеральне добриво (4,5 т/га) | 3,92 | 0,95 | 31,8
N90P120K45 – еквівалентна кількість мінеральних добрив до 4,5 т/га ОМД | 3,73 | 0,75 | 25,3
НІР05, т/га | 0,11 – 0,12 |
Так, у середньому за три роки досліджень, врожайність зерна ярої пшениці на контролі становила 2,97 т/га. При внесенні 1,5 та 3 т/га ОМД вона зросла відповідно на 14,3% (0,43 т/га) і 17,6% (0,53 т/га), а еквівалентної кількості мінеральних добрив (N30P40K15 та N60P80K30) на 9,92% (0,30 т/га) і 16,7% (0,50 т/га).
Максимальну врожайність одержано при внесенні 4,5 т/га ОМД – 3,92 т/га (приріст урожаю до контролю був 31,8%). При внесенні еквівалентної кількості мінеральних добрив (N90P120K45) врожайність зерна становила 3,73 т/га (25,3%). У варіанті, де вивчали ефективність 1,5 т/га бурого вугілля одержали 3,04 т/га зерна пшениці, або на 2,42% (0,07 т/га) більше, ніж на контролі.
Слід зазначити, що внесення ОМД “ТЕКОС-2” виявилося ефективнішим, в порівнянні з внесенням еквівалентної кількості мінеральних добрив. Так, при застосуванні ОМД урожайність зерна була на 0,9% (0,02 т/га) – 6,5%,18 т/га) вищою, ніж при внесенні еквівалентної кількості мінеральних добрив. Це свідчить, що органічні речовини проявляють стимулюючу дію на рослини ярої пшениці.
ЯКІСТЬ ЗЕРНА ЯРОЇ ПШЕНИЦІ ПРИ ВИКОРИСТАННІ ДОБРИВ
Основні показники якості зерна залежать від поживного режиму ґрунту і співвідношення в ґрунтовому розчині елементів живлення. При достатньому забезпеченні ґрунту елементами живлення внесення оптимальних доз фосфору поряд з азотними і калійними добривами значною мірою позначалося на якості зерна.
У наших дослідженнях внесення ОМД “ТЕКОС-2” позитивно впливало на вміст білка в зерні пшениці та його фракційний склад (табл. 4).
Таблиця 4 - Вплив добрив на якість зерна ярої пшениці (середнє за 2000-2002рр.)
Варіант досліду | Білок | Клейковина | Сила борошна | % | приріст до контролю | % | приріст до контролю | Дж | приріст до контролю | Без добрив (контроль) | 13,0 | - | 26,3 | - | 196 | - | Буре вугілля (1,5 т/га) | 13,1 | 0,1 | 26,4 | 0,1 | 199 | 3,00 | Органо-мінеральне добриво (1,5 т/га) | 13,6 | 0,6 | 27,8 | 1,5 | 217 | 21,3 | N30P40K15 – еквівалентна кількість мінеральних добрив до 1,5 т/га ОМД | 13,4 | 0,4 | 27,6 | 1,3 | 217 | 21,8 | Органо-мінеральне добриво (3,0 т/га) | 14,2 | 1,2 | 28,9 | 2,6 | 237 | 41,3 | N60P80K30 – еквівалентна кількість мінеральних добрив до 3,0 т/га ОМД | 14,0 | 1,0 | 28,7 | 2,4 | 235 | 39,7 | Органо-мінеральне добриво (4,5 т/га) | 14,5 | 1,5 | 29,7 | 3,4 | 273 | 77,4 | N90P120K45 – еквівалентна кількість мінеральних добрив до 4,5 т/га ОМД | 14,2 | 1,2 | 29,4 | 3,1 | 266 | 70,5 |
Так, на контролі в середньому за три роки досліджень вміст білка становив 13%. Найбільше його було при внесенні 4,5 т/га ОМД – 14,5% та еквівалентної їм кількості мінеральних добрив (N90P120K45) – 14,2%. У варіантах, де вивчали вплив 1,5 і 3 т/га ОМД вміст білка зріс порівняно з контролем на 4,6 і 9,2%, а еквівалентної кількості мінеральних – на 3,1 та 7,7%. Внесення бурого вугілля суттєво не позначилося на рівні білка у зерні – в цьому варіанті його було стільки, як і на контролі (13,1%).
Поряд із загальним нагромадженням білка, у міру достигання зерна змінюється співвідношення між окремими фракціями запасних білків. Нашими дослідженнями встановлено, що внесення ОМД “ТЕКОС-2” сприяло збільшенню кількості альбуміну, глобуліну та гліадину і деякому зменшенню глютеніну.
Найвищий вміст сирої клейковини спостерігався при внесенні 4,5 т/га ОМД – 29,7% тоді як на контролі 26,3%. У варіанті, де вносили еквівалентну кількість мінеральних добрив (N90P120K45), вміст клейковини становив 29,4%. Застосування 1,5 і 3т/га ОМД сприяло зростанню вмісту клейковини порівняно з контролем на 5,7 й 9,9%, а еквівалентної їм кількості мінеральних добрив – на 4,9 та 9,1%. При внесенні бурого вугілля клейковини було стільки, як і на контролі.
Хлібопекарська якість тіста визначається не тільки кількістю, але й якістю клейковини. Так, у наших дослідженнях індекс деформації клейковини (ІДК) на контролі досягав 99 одиниць. Найнижчим він був у варіанті, де вносили 4,5 т/га ОМД – 85 одиниць. При застосуванні еквівалентної кількості мінеральних добрив ІДК становив 88 одиниць. У варіантах, де вивчали вплив 1,5 і 3,0 т/га ОМД показники ІДК були 94 та 89 одиниць, а еквівалентної їм кількості мінеральних добрив – 94 й 90 одиниць. При внесенні бурого вугілля індекс деформації клейковини не підвищувався порівняно з контролем і становив 98 одиниць.
Сила борошна значною мірою залежить від вмісту білка, сирої клейковини, якості клейковинного комплексу, розрідження тіста. В наших дослідженнях на контролі сила борошна була 196 Дж. Найвищий цей показник у варіанті, де вносили 4,5 т/га ОМД – 273 Дж. При внесенні еквівалентної їм кількості мінеральних добрив сила борошна становила 266 Дж.
Таким чином, внесення ОМД “ТЕКОС-2” виявилося ефективнішим ніж еквівалентної кількості мінеральних добрив. Застосування ОМД у дозах 1,5-4,5 т/га сприяло одержанню зерна ярої пшениці з вищим вмістом білку на 1,5-2,3% та клейковини на 0,8-1,1% порівняно з еквівалентною кількістю мінеральних добрив.
ПІСЛЯДІЯ ОРГАНО-МІНЕРАЛЬНОГО ДОБРИВА “ТЕКОС-2” ПРИ ВИРОЩУВАННІ ВИКО-ВІВСЯНОЇ СУМІШКИ
Внесення ОМД “ТЕКОС-2” під попередник вико-вівсяної сумішки позитивно впливало на одержання стабільних урожаїв доброї якості. Так, найвищий урожай зеленої маси вико-вівсяної сумішки забезпечувало внесення під попередник однорічних трав 4,5 т/га ОМД – 30,7 т/га при врожайності на контролі 25 т/га. Післядія еквівалентної кількості мінеральних добрив (N90P120K45) зумовила одержання 29,8 т/га зеленої маси, що на 0,92 т/га нижче порівняно з ОМД. Застосування 1,5 т/га ОМД під попередник однорічних трав сприяло підвищенню порівняно з контролем урожаю зеленої маси вико-вівсяної сумішки на 1,93 т/га, а еквівалентної кількості мінеральних добрив – на 1,47 т/га. Післядія 3 т/га ОМД забезпечила зростання врожаю зеленої маси вико-вівсяної сумішки порівняно з контролем на 16,6% (4,16 т/га), а еквівалентної кількості мінеральних добрив – на 11,4% (2,87 т/га). Слід зазначити, що внесення 1,5 т/га бурого вугілля під попередник однорічних трав суттєво не позначилося на врожайності вико-вівсяної сумішки – приріст урожаю до контролю у цьому варіанті становив 0,16 т/га, або 0,72%.
Таким чином, внесення ОМД “ТЕКОС-2” під попередник вико-вівсяної сумішки виявилося ефективнішим порівняно з традиційними мінеральними добривами. Післядія 1,5-4,5 т/га ОМД сприяла одержанню приросту врожаю зеленої маси вико-вівсяної сумішки 1,93-5,65 т/га, що на 16-24% більше порівняно з еквівалентною кількістю мінеральних добрив.
БІОЛОГІЧНА ЦІННІСТЬ ЗЕЛЕНОЇ МАСИ ВИКО-ВІВСЯНОЇ СУМІШКИ
Ефективність кормових угідь залежить від родючості ґрунту, вологості, строків, доз і форми застосування добрив безпосередньо під кормові культури та в сівозмінах. Нашими дослідженнями встановлено, що на якість вико-вівсяної сумішки великий вплив мали не тільки умови вирощування, але й післядія добрив, внесених під попередник однорічних трав.
Так, вміст сирого протеїну на контролі становив 12%. Найвищим цей показник був у варіантах, де вивчали післядію 4,5 т/га ОМД та еквівалентної їм кількості мінеральних добрив, і відповідно становив 13,9 і 13,5%. При внесенні бурого вугілля під попередник однорічних трав вміст протеїну виявився на рівні контрольного варіанта.
Клітковина входить до складу стінок клітин і характеризується високою стійкістю під час окислення, а також нерозчинністю в звичайних органічних розчинниках. У наших дослідженнях найвищий вміст клітковини в зеленій масі вико-вівсяної сумішки виявлено на контролі – 36,9%. Післядія 1,5 т/га бурого вугілля зумовлювало незначне зниження цього показника (36,1%). У варіантах, де вивчали післядію ОМД, вміст клітковини в рослинах вико-вівсяної сумішки становив 26,7-27,5%, а еквівалентної їм кількості мінеральних добрив – 27,9-28,7%.
Поряд із вмістом сирого протеїну і клітковини для оцінки якості кормових культур важливими є рівень каротину та безазотистих екстрактивних речовин (БЕР). Вміст каротину на контролі й у варіанті, де вивчали післядію бурого вугілля, майже не відрізнявся і відповідно становив 27,1 та 27,3 мг/кг зеленої маси вико-вівсяної сумішки. У варіантах, де вивчали післядію 1,5-4,5 т/га ОМД рівень каротину зріс на 9,2-17,9 мг/кг зеленої маси, а еквівалентної кількості мінеральних добрив – на 6,7-15,5 мг/кг.
Найвищий вміст безазотистих екстрактивних речовин спостерігався у варіантах, де вивчали післядію 4,5 т/га ОМД й еквівалентної їм кількості мінеральних добрив і відповідно становив 34,7 та 32,8%, при вмісті на контролі 26,8%.
Узагальнюючи результати проведених досліджень, слід зазначити, що ОМД “ТЕКОС-2” – добриво пролонгованої дії, післядія якого зумовлює значний приріст урожаю зеленої маси однорічних трав. Внесення органо-мінерального добрива під попередник вико-вівсяної сумішки у підвищених дозах (3,0-4,5 т/га) може забезпечити одержання стабільних урожаїв біологічно повноцінної продукції.
ЕКОНОМІЧНА ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ДОБРИВ ПРИ ВИРОЩУВАННІ ЯРОЇ ПШЕНИЦІ
Нами встановлено високу ефективність застосування ОМД та мінеральних добрив (табл. 5).
Таблиця 5 - Економічна та енергетична ефективність застосування добрив при вирощуванні ярої пшениці (середнє за 2000 – 2002рр.)
Варіант досліду | Собівартість урожаю, грн/га | Витрати, грн/га | Умовно чистий прибуток, грн | Коефіцієнт ефек-тивності викорис-тання енергії при виробництві зерна | Коефіцієнт біоенергетичної ефективності | з 1 га | на 1грн витрат | Органо-мінеральне добриво (1,5 т/га) | 1224 | 222
