НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Наумовська Олена Іванівна

УДК 631.41:631.51:631.445.6[477]

ЗМІНИ показників ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ТА БІОЛОГІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЧОРНОЗЕМУ ТИПОВОГО ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ В УМОВАХ ЗАСТОСУВАННЯ ГРУНТОЗАХИСНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

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 Балаєв Анатолій Джалілович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри грунтознавства та охорони грунтів

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Полупан Микола Іванович, Інститут грунтознавства і агрохімії ім. О.Н.Соколовського, головний науковий співробітник лабораторії грунтового покриву та картографії грунтів

кандидат сільськогосподарських наук Дем’янюк Олена Сергіївна, Інститут агроекології та біотехнології УААН, старший науковий співробітник лабораторії екології грунтових мікроорганізмів

Провідна установа - кафедра агрохімії та грунтознавства, Уманський державний аграрний університет Міністерства аграрної політики України, м. Умань

Захист відбудеться "28" листопада 2003 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, Київ - 41, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус 3, аудиторія 65.

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

Автореферат розісланий "26 " жовтня 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Балабайко В.Ф.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Одержання високих і стабільних врожаїв сільськогосподарських культур неможливе без відтворення родючості ґрунту, важливим показником якої є вміст, запаси та якість гумусу. Гумус чорноземів обумовлює їх найважливіші властивості, регулює і координує ґрунтові процеси і режими, безпосередньо виступає джерелом поживних речовин і енергії для рослин і, таким чином, створює оптимальні умови для їх росту і розвитку.

Сучасне землеробство характеризується інтенсивною мінералізацією органічної речовини та дегуміфікацією орних земель, поширенням цих негативних явищ на чорноземи і тому для відтворення їх родючості потрібно знайти шляхи, які забезпечують приріст гумусу та відновлюють процеси саморегуляції родючості ґрунту.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота є складовою частиною програми Кабінету Міністрів України 0101U 003217 і Національного аграрного університету – "Розробити теоретичні і технологічні основи ґрунтозахисних технологій стосовно ґрунтово-ландшафтних умов Правобережного Лісостепу України".

Мета та завдання досліджень Метою досліджень було вивчення впливу ґрунтозахисних технологій з елементами біологізації на стан гумусу і біо-фізико-хімічні властивості чорнозему типового Правобережного Лісостепу та врожайність сільськогосподарських культур.

Відповідно до мети досліджень вирішувалися такі завдання:

-

-

-

-

-

Об’єкт досліджень - фізико-хімічні та біологічні процеси, направленість гумусоутворення в чорноземі типовому глибокому малогумусному середньосуглинковому на лесі, врожайність сільськогосподарських культур.

Предмет досліджень – зміни стану гумусу, загальної біологічної активності, окисно-відновних процесів, реакції ґрунтового середовища та запасів продуктивної вологи чорнозему типового малогумусного середньосуглинкового на лесі під впливом ґрунтозахисних технологій з елементами біологізації, агрономічна і біоенергетична ефективність вирощування цукрових буряків.

Методи досліджень – при польових, лабораторних дослідженнях застосовувався системних підхід. Експериментальні дослідження передбачали виконання робіт в умовах стаціонарного досліду. Фізико-хімічні, біологічні властивості визначались за атестованими та тимчасово прийнятими до використання методами з наступною статистичною обробкою даних.

Наукова новизна полягає у встановленні направленості процесів ґрунтоутворення і гумусоутворення шляхом комплексного вивчення фізико-хімічних та біологічних властивостей чорнозему типового Правобережного Лісостепу в умовах систематичного застосування ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур з елементами біологізації. Доведено, що за мілкого плоскорізного обробітку на фоні органічних і мінеральних добрив поліпшується температурний і водний режими ґрунту, збільшується целюлозолітична активність, посилюються процеси гумусоутворення, підвищується агрономічна та біоенергетична ефективність вирощування культур. Створена модель динаміки та взаємодії показників родючості ґрунту протягом вегетаційного періоду.

Практичне значення одержаних результатів полягає у покращенні фізико-хімічних та біологічних властивостей чорнозему типового, збереженні і відтворенні органічної речовини і підвищенні врожайності сільськогосподарських культур при використанні ґрунтозахисних технологій з елементами біологізації. Результати досліджень впроваджувались в науково-дослідному господарстві “Великоснітинське” Фастівського району Київської області. Показано, що їх застосування за мілкого обробітку сприяє підвищенню врожайності цукрових буряків на 8-17 %, зростає рентабельність до 17 % і знижується собівартість продукції порівняно з традиційною технологією.

Особистий внесок здобувача. Автор брала безпосередню участь у розробці програми і методики та проведенні лабораторно-польових досліджень, підборі і обробці літературних матеріалів, виконанні лабораторних аналізів, статистичній обробці результатів. Доля автора в теоретичному обґрунтуванні і аналізі одержаної наукової інформації та її узагальнені, в розробці наукових положень та висновків з досліджень становить 90%.

Апробація роботи. Результати досліджень доповідались на наукових конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів Національного аграрного університету (м. Київ, 1999, 2000, 2001, 2002 рр.), першої всеукраїнської конференції молодих вчених-аграріїв (м. Київ, НАУ, 15-16 березня 2001 р.), Всеукраїнської науково-практичної конференції (м. Харків, 29-30 вересня, 2001 р.), VI з’їзді Товариства ґрунтознавців і агрохіміків України (м. Умань, 1-5 липня, 2002 р.).

Публікація результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано 6 наукових праць у фахових виданнях.

Структура і об'єм роботи. Загальний обсяг дисертації складає 159 сторінок комп’ютерного набору, включає 16 таблиць, 19 рисунків і 7 додатків. Робота складається з вступу, 6 розділів, висновків і рекомендацій виробництву. Список використаної літератури складає 169 найменувань, у тому числі 14 іноземних.

Основний зміст роботи

Об'єкт, умови і методика проведення досліджень. Дослідження проводились у науково-дослідному господарстві (НДГ) “Великоснітинське” Фастівського району Київської області, ґрунтовий покрив якого є типовим для Фастівського агроґрунтового району.

Ґрунт дослідної ділянки - чорнозем типовий глибокий малогумусний середньосуглинковий на лесі. Вміст загального гумусу в орному шарі ґрунту 3,580,04, а в підорному 3,460,03%. Реакція ґрунтового розчину у верхніх горизонтах близька до нейтральної. В орному шарі рНводн.=6,7, гідролітична кислотність – 0,91, сума увібраних катіонів - 28,9 мг-екв/100 г ґрунту, а ступінь насичення основами - 95,8 %. Щільність оптимальна для більшості культур і становить 1,14 г/см3 та дещо збільшується у підорному шарі (1,20 г/см3). Загальна пористість 59,2, а в у підорному шарі зменшується до 47,2 %. Забезпечення азотом сполук, які легко гідролізуються (за Тюріним і Кононовою) – висока (7,950,9 мг/100г), рухомими фосфатами за Чиріковим (6,980,7 мг/100г) та обмінним калієм (5,340,8 мг/100г) - середня.

Двофакторний дослід закладено згідно методу розщеплених ділянок. Розмір елементарної ділянки 6 х 30 = 180 м2, залікової ділянки – 100 м2. Повторність досліду триразова. Сівозміна розгорнута в трьох полях у просторі і десяти у часі.

Дослідження проводились у типовій зерно-буряковій сівозміні з чергуванням культур в ланці: горох - озима пшениця - цукрові буряки. Проводилось порівняльне вивчення агрономічної та економічної ефективності наступних технологій вирощування сільськогосподарських культур і систем обробітку ґрунту:

1.

2.

3.

На фоні різних обробітків ґрунту вивчались п’ять варіантів удобрення (кількість добрив на 1 га сівозмінної площі):

1.

2.

3.

4.

5.

Досліджувались культури: горох – сорт Інтенсивний; озима пшениця – сорт Поліська 90; цукрові буряки – сорт Український ЧС-70. Основні дослідження проводились на посівах цукрових буряків під які вносилось:

1.

2.

3.

4.

5.

При основному обробітку ґрунту під горох застосовували N20P20K20, під озиму пшеницю - N60P40K40. Фосфорні та калійні добрива вносили - гранульований простий суперфосфат, калійну сіль під основний обробіток ґрунту, азотні (аміачну селітру) – в підживлення (фаза весняного кущення). Сидеральні культури (олійна редька) висівали після збирання озимої пшениці (12-25 липня) з подальшою заробкою восени під основний обробіток дисковою бороною БДТ-7 у два сліди. Урожайність олійної редьки становила 180-200 ц/га.

Порівнюючи місяці року за температурою повітря, можна відмітити, що найхолоднішим був грудень у 1999 і 2001 рр. (-9,8 і -6,9). Найбільш теплим і сухим був у: 1999 р. – липень з температурою 22,4 ?С; 2000 р. – серпень +19,5 ?С; 2001 р. – червень - +19,7 ?С. За роки проведення досліджень різниця між сумар-ним показником опадів була невеликою, але вона перевищувала середньобагато-річну норму (549 мм) на 12,5-23,6 %. В цілому за 1999-2001 рр. склались сприятливі метеорологічні умови для вирощування сільськогосподарських культур за виключенням 1999 р., який характеризувався нестачею вологи.

Польові і лабораторні дослідження виконувались за загальноприйнятими методиками. Змішані проби ґрунту відбирались на полях, де вирощували цукрові буряки чотири рази за вегетаційний період по фазах розвитку рослин в шарах 0-15 і 15-30 см (при закладанні досліду в літньо-осінній період 1998 р. в шарах 0-15, 15-30, 30-45, 45-60, 60-80, 80-100 см).

Для характеристики ґрунту дослідної ділянки користувались наступними методиками: реакцію ґрунтового середовища в водній та сольовій витяжках визначали потенціометрично, суму ввібраних катіонів – за Каппеном-Гільковицем; рухомий фосфор і калій – за Чиріковим; вологість ґрунту - термостатно-ваговим методом, щільність ґрунту – методом циліндрів, об’єм яких дорівнював 200см3. Біометричні дослідження, відбір рослинних проб в основні фази росту та розвитку культур, облік нагромадження сухої біомаси проводили згідно методичних вказівок з проведення польових досліджень.

У лабораторних умовах ґрунтові проби досліджували в триразовій повторності. У зразках ґрунту визначали: вміст загального гумусу методом Тюріна в модифікації Сімакова, груповий склад гумусу за Пономарьовою, Плотніковою (1980), рухомі гумусові речовини за допомогою безпосередньої витяжки 0,1н NaOH. Водорозчинну органічну речовину визначали методом Тюріна в модифікації Сімакова.

Інтенсивність продукування вуглекислоти ґрунтом за Штатновим. Активність целюлозоруйнуючих мікроорганізмів визначали методом аплікації за допомогою лляного полотна.

Для визначення запасів продуктивної вологи зразки відбирали з кожних 10 см на глибину 0-200 см, вологість ґрунту визначали термостатно-ваговим методом з висушуванням у шафі до постійної ваги при 105С та подальшим проведенням розрахунків. Температурний режим ґрунту визначали за допомогою ґрунтових термометрів. Окисно-відновний потенціал вимірювали потенціометром марки І-102 в польових умовах.

Збір врожаю озимої пшениці і гороху проводили прямим комбайнуванням. Масу зерна визначали окремо з кожної ділянки, соломи – методом пробного снопа. Врожай зерна перераховували на стандартну вологість та 100 % чистоту. При збиранні озимої пшениці і гороху використовували комбайн “Дон-1500”, цукрові буряки збирали вручну з пробних ділянок площею 20 м2 з кожного повторення з наступним зважуванням. Спостереження і облік врожаю проводились в трьох повтореннях.

Використані методики наведені в роботах: “Методика полевого опыта” (1968), “Агрохимические методы исследования почв” (1975), “Практикум по химии гумуса” (1981).

Результати досліджень

За Л.М.Александровою (1980), Д.С.Орловим та ін. (1985), до основних факторів, регулюючих швидкість і характер гуміфікації, відносяться кількість і характер надходження рослинних решток до ґрунту, їх хімічний склад, режим вологості, аерація, реакція середовища і окислювально-відновлювальні умови, інтенсивність діяльності і груповий склад мікроорганізмів, а також гранулометричний, мінералогічний і хімічний склад ґрунту.

Визначення продуктивної вологи в метровому шарі ґрунту показало, що на варіанті з мілким плоскорізним обробітком у середньому за вегетаційний період її було більше порівняно з оранкою в 1999 р. на 32,1 мм, в 2000 р. на 10,4, в 2001 р. – 23 мм. Але у весняні періоди на усіх обробітках містилось приблизно однакова кількість, і лише у 2001 р. її на 8,7 мм було більше при мілкому безплужному обробітку, ніж при оранці.

Протягом вегетації сільськогосподарських культур відбувається інтенсивна витрата ґрунтової вологи на десукцію і випаровування, у зв’язку з цим до кінця вегетаційного періоду вичерпується майже весь запас продуктивної вологи в шарі 0-20 см і помітно зменшується у метровому. При цьому на запаси продуктивної вологи у 0-20 см шарі системи обробітку ґрунту впливу не здійснювали, а в метровому шарі ми спостерігаємо перевагу мілкого безплужного обробітку при збереженні ґрунтової вологи над оранкою за весь період вегетації рослин. Такі зміни пояснюються більш раціональною витратою вологи протягом вегетаційного періоду культур при систематичному використанні мілкого безплужного обробітку. Причому, на протязі всіх років спостережень у критичні періоди розвитку цукрових буряків, мілкий безплужний обробіток забезпечував більшу кількість доступної для рослин вологи, ніж оранка.

Температура ґрунту є важливим фактором, який визначає інтенсивність процесів гуміфікації мінералізації та умови життєдіяльності вищих рослин, ґрунтової мікрофлори та фауни. Краще збереження вологи в теплий період в умовах безполицевих обробітків із залишенням на поверхні ґрунту мульчі сприяло зниженню температури верхніх шарів ґрунту, зменшуючи при цьому її фізичне випаровування.

В середньому за 1999-2001 рр. в квітні та травні температура ґрунту в шарі 0-5 см на оранці була до 1,3 С (6%) більше, ніж на мілкому та 2 С (11%) меншою - на глибокому плоскорізному обробітку. При безполицевих обробітках ґрунту на варіантах із внесенням соломи 8 т/га + N110P90K90 та соломи 4 т/га + сидерати + N110P90K90 різниця між показниками порівняно з оранкою не перевищувала 5%.

При цьому ґрунтозахисні технології вирощування культур забезпечували більш м’який тепловий режим ґрунту, знижуючи температуру в жаркий день. З одержаних результатів можна зробити висновок, що обробіток ґрунту без обернення скиби стабілізує температурний режим 0-20 см шару ґрунту, зменшуючи прогрівання літом до 11 % відносно оранки та знижуючи непродуктивні витрати вологи.

Окисно-відновні умови один з багатьох ґрунтових факторів від якого залежать біологічна активність, трансформація рослинних решток, вміст та склад органічної речовини (Табл.1). При проведенні досліджень відбувалась наступна сезонна динаміка: найменші значення на початку вегетаційного періоду (310-465 мВ), підвищення влітку (420-535 мВ) та зниження восени (380-480 мВ). Найвищі значення окисно-відновного потенціалу (ОВП) припадають на червень місяць при застосуванні мілкого плоскорізного обробітку і становлять у шарі 0-15 см – 525 мВ, 15-30 см – 495 мВ (на варіанті без внесення добрив). Внесення мінеральних та органічних добрив підвищували ОВП ґрунту. На варіанті з внесенням 40 т/га гною + N110P90K90 на фоні мінеральних добрив інтенсивніше ОВ-процеси відбуваються при мілкому плоскорізному обробітку – 535 мВ (шар 0-15 см) і 515 мВ (15-30 см) ніж на оранці. Тобто, за мілкого плоскорізного обробітку амплітуда коливань показників ОВП виражена інтенсивніше. Більшість окисно-відновних процесів пов’язані з біохімічними і тим самим заходяться в тісній залежності з ступенем аерації та мікробіологічною активністю ґрунту (Ковда В.А., Розанова Б.Г., 1988).

Величина активної кислотності ґрунту протягом теплого періоду в 1999-2001 рр. мала обернену до показників ОВП динаміку і знижувалась влітку та підвищувалась до кінця вегетаційного періоду цукрових буряків. Найвищі показники протягом вегетаційного періоду спостерігались при застосуванні ґрунтозахисного обробітку ґрунту. Це можна пояснити тим, що заробка в нижні шари ґрунту мінеральних і органічних добрив призводить до підкислення ґрунтового середовища, особливо на варіантах з внесенням лише соломи в поєднанні з мінеральними добривами (6,64 – 0-15 см, 6,55 – 15-30 см), при розкладанні якої виділяється багато кислих продуктів. В той же час на варіанті з внесенням соломи + сидератів + N110P90K90 показники активної кислотності мали вищі значення порівняно з вищенаведеною системою удобрення (8 т/га соломи + N110P90K90). Найвища величина рН спостерігалась при внесенні 40т/га гною+N110P90K90 і становила 6,88-6,80 (відповідно в шарі 0-15, 15-30 см) – оранка, 7,06-6,96 – глибокий та 7,17-7,02 рН одиниць – мілкий плоскорізні обробітки ґрунту. Загалом динаміка показників активної кислотності протягом вегетації відображає біохімічні ритми саморегуляції родючості чорноземів.

Інтенсивність виділення з ґрунту вуглекислого газу вважають показником сумарної біологічної активності (СБА), який в першу чергу обумовлений розвитком кореневої системи рослин та життєдіяльністю мікроорганізмів. На “дихання ґрунту” мали позитивний вплив органічні й мінеральні добрива. В середньому за 1999-2001 рр. продукування СО2 ґрунтом збільшилось від їх внесення: на 22-24 % при оранці, 14-26 % при мілкому плоскорізному обробітку та 14-28 % - глибокому (Табл. 1). Отже, добрива в більшій мірі, ніж обробіток змінюють інтенсивність “дихання ґрунту”. Ґрунтозахисні технології вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на плоскорізних обробітках, у перші роки впровадження зумовлюють зниження інтенсивності “дихання ґрунту” при використанні органо-мінеральної системи удобрення порівняно з традиційними технологіями. Тобто, сприяють зменшенню мінералізації органічної речовини і гумусу в ґрунті.

Целюлозолітична активність ґрунту є характеристикою трансформації органічної речовини і визначає продуктивність ґрунтових мікроорганізмів.

Застосування мілкого плоскорізного обробітку призводить до підвищення на 13,9-31,5, глибокого плоскорізного – 7,5-16,2% целюлозолітичної активності ґрунту в шарі 0-15 см в порівнянні з оранкою.

Таблиця 1 – Вплив технологій вирощування цукрових буряків на біологічну активність та фізико-хімічні показники чорнозему типового, 1999-2001 рр.

Обробіток ґрунту | Шар ґрунту, см | Сумарна біологічна активність, % | Інтенсивність продукування вуглекислоти з поверхні ґрунту, мг СО2/м2год. | Окисно-відновний потенціал, мВ | Реакція ґрунтового розчину (рНводн.)

Без добрив (контроль)

Оранка (контроль) | 0-15

15-30 | 23,4

25,8 | 273 | 443

423 | 7,2

7,2

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 29,5

23,8 | 270 | 458

434 | 6,9

6,8

Гній 40 т/га + N110P90K90

Оранка | 0-15

15-30 | 31,0

36,6 | 313 | 483

470 | 7,0

7,0

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 38,8

32,3 | 310 | 459

458 | 6,9

7,1

Гній 20 т/га + солома 4т/га+ N110P90K90

Оранка | 0-15

15-30 | 26,7

34,8 | 336 | 480

465 | 6,9

6,7

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 35,1

29,8 | 340 | 469

454 | 6,8

6,8

Солома 8т/га+ N110P90K90

Оранка | 0-15

15-30 | 26,8

30,9 | 324 | 475

467 | 6,8

6,6

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 32,1

25,4 | 328 | 444

445 | 6,6

6,8

Солома 4т/га+сидерати + N110P90K90

Оранка | 0-15

15-30 | 34,4

39,4 | 312 | 493

478 | 6,8

6,8

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 39,2

35,3 | 313 | 439

428 | 6,9

6,8

Дія добрив на фоні глибокого плоскорізного обробітку та оранки була більшою, порівняно з мілким плоскорізним обробітком. Внесення соломи на фоні мінеральної системи удобрення в більшій мірі ніж використання гною підвищувало СБА, особливо це було помітно на 2-й та 3-й роки після внесення соломи – підвищення становило 6,1-9,3 %. Мілкий плоскорізний обробіток на контролі та варіанті з гноєм в шарі 0-30 см підвищував целюлозолітичну активність ґрунту на 5,5-8,5 %.

Отже, систематичне застосування ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур із застосуванням мінеральних та органічних добрив призводить до активізації деструкційних процесів ґрунту, що виражається в активізації розкладу клітковини та зростанні величини виділення СО2 з поверхні ґрунту.

Найвищий приріст вмісту гумусу за три роки досліджень в шарі ґрунту 0-15 см от-риманий на варіанті з внесенням гною 20 т/га + соломи 4 т/га + N110P90K90 при використан-ні мілкого плоскорізного обробітку 0,13 % та при застосуванні глибокого обробітку 0,11 %, в шарі 15-30 см перевага була за оранкою – 0,10 % порівняно з вихідним його вмістом.

Застосування мілкого плоскорізного обробітку на інших варіантах істотно не вплинуло на вміст гумусу в орному шарі порівняно з оранкою (Рис.1., Табл. ).

Відмічено лише перерозподіл його кількості в орному горизонті. В шарі 0-15 см більший вміст при безполицевих обробітках, 15-30 см – при оранці. Така диференціація орного шару була відмічена лише на варіантах з внесенням органічних добрив на фоні мінеральних. Застосування сидератів на фоні органо-мінерального удобрення з соломою підвищувало вміст гумусу на мілкому плоскорізному обробітку і становив 3,72%, при глибокому – 3,71%.

На оранці така система удобрення не призвела до істотного підвищення вмісту гумусу. Збільшення вмісту гумусу відповідно підвищувало його запаси. Значні зміни запасів гумусу при мілкому плоскорізному обробітку в шарі 0-45 см спостерігалися на варіанті з внесенням гною 40 т/га + N110P90K90 і становили – 4,2 т/га по відношенню до оранки. Наявність в кореневмісному шарі ґрунту свіжої органічної речовини і щорічне її

Таблиця 2 –Вплив технологій вирощування цукрових буряків на стан гумусу чорнозему типового, 1999-2001 рр.

Обробіток ґрунту | Шар ґрунту, см | Гумус, % | Запаси гумусу, т/га | Рухомі гумусові речовини, % | Водорозчинна органічна речовина, мг/100 г ґрунту

Вихідні показники, 1998 р.

Оранка (контроль) | 0-15

15-30 | 3,590,03

3,570,03 | 59,2

65,7 | 0,12

0,10 | 40,5

38,7

Без добрив (контроль)

Оранка (контроль) | 0-15

15-30 | 3,540,03

3,500,03 | 58,4

64,6 | 0,12

0,15 | 40,1

36,7

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 3,520,02

3,540,02 | 58,6

66,4 | 0,21

0,24 | 43,8

41,8

Гній 40 т/га + N110P90K90

Оранка | 0-15

15-30 | 3,670,03

3,700,03 | 60,6

68,3 | 0,17

0,23 | 55,0

54,8

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 3,750,02

3,670,03 | 62,4

69,3 | 0,33

0,40 | 66,8

61,2

Гній 20 т/га + солома 4т/га+ N110P90K90

Оранка | 0-15

15-30 | 3,670,02

3,660,02 | 60,6

67,5 | 0,30

0,40 | 52,3

51,7

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 3,670,03

3,660,03 | 61,1

68,3 | 0,30

0,23 | 57,7

56,9

Солома 8т/га+ N110P90K90

Оранка | 0-15

15-30 | 3,640,03

3,630,03 | 60,1

66,9 | 0,16

0,19 | 45,2

45,9

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 3,640,02

3,630,02 | 60,7

68,1 | 0,23

0,30 | 58,6

59,4

Солома 4т/га+сидерати + N110P90K90

Оранка | 0-15

15-30 | 3,650,03

3,660,03 | 60,2

67,5 | 0,17

0,20 | 54,2

53,4

Мілкий плоскорізний обробіток | 0-15

15-30 | 3,720,02

3,660,03 | 60,8

68,6 | 0,33

0,39 | 58,4

58,1

надходження у верхній біологічно активний шар ґрунту при застосу-ванні ґрунтозахисних технологій вирощува-ння сільськогосподарсь-ких культур, призво-дить до збільшення вмі-сту та запасів гумусу в порівнянні з традицій-ною оранкою.

Рухомі гумусові ре-човини відіграють вели-ке значення у створенні ефективної родючості ґрунту. Технології, що вивчалися, мали значний вплив на вміст рухомих гумусових речовин. За три роки застосування безполицевих обробітків на варіанті без добрив вміст рухомих гумусових речовин в шарі 0-15 см зменшився на 41-89 % порівняно з оранкою. Удобрення ґрунту на фоні плоскорізного обробітку підвищувало вміст вище зазначених сполук на 6-8 % порівняно з оранкою.

Вплив системи обробітку ґрунту на вміст і розподіл рухомих гумусових речовин проявляється в основному в орному і підорному шарі. Безполицеві обробітки на удобрених фонах значно (на 26-33 %) збільшили їх вміст у шарі 0-15 см. На глибині 15-30 см перевагу (на 9-13 %) мав варіант з оранкою, а в шарі 0-30 см їх вміст був приблизно однаковим. Таким чином, безполицевий обробіток у поєднанні з органічним і мінеральним удобренням створює передумови для перерозподілу органічної речовини і направленості процесів в бік формування анізотропного гумусового профілю, властивого перелоговим (цілинним) аналогам.

Водорозчинні органічні речовини (ВОР) відіграють важливу роль в ґрунтоутворенні і родючості ґрунту, приймають активну участь у багатьох ґрунтових процесах. Найперше вони є вихідним матеріалом для утворення всіх груп стабільних гумусових речовин та джерело поживних речовин (Комарцева, 1972). В чорноземі типовому спостерігалась сезонна динаміка водорозчинних органічних речовин: найменша їх кількість виявлена на початку вегетації, в квітні на оранці вміст в шарі 0-30 см складав 23,4-38,5, на мілкому обробітку – 28,9-56,8 мг на 100 г ґрунту. В період інтенсивного росту коренів, в червні - найбільша кількість цих речовин була при застосуванні мілкого плоскорізного обробітку і складала в шарі 0-15 см – 37,4-61,6 мг/100 г ґрунту. В серпні місяці їх кількість повільно зменшується, складаючи на оранці і на мілкому обробітку відповідно 54,2-71,4 і 56,8-76,4 мг/100 г ґрунту. Зниження в жовтні становило 50,3-67,2 і 52,6-73,6 мг на 100 г ґрунту.

Застосування органо-мінеральної системи удобрення підвищило вміст водорозчинної органічної речовини порівняно з контролем на варіанті із внесенням гною 40 т/га + N110P90K90 – 49,5, 20 т/га гною + соломи 4 т/га + N110P90K90 – 33,8, соломи 8 т/га + N110P90K90 – 37,6, соломи 4 т/га + сидератів + N110P90K90 – 35,9 відносних відсотків. Найвищий вміст вище зазначених речовин спостерігається на варіанті із застосуванням 40 т/га гною + N110P90K90 – 64,0 мг/100 г ґрунту при застосуванні мілкого плоскорізного обробітку. Це пов’язано з високим вмістом водорозчинних органічних речовин в гної.

У середньому за 1999-2001 рр. застосування мілкого плоскорізного обробітку підвищувало вміст ВОР на 14,9 %.

Групово-фракційний склад гумусу змінювався в залежності від удобрення ґрунту та його обробітку. Внесення добрив сприяло зниженню суми фульвокислот в шарі 0_см на варіанті з внесенням соломи, сидератів та мінеральних добрив на 10,2-10,4; 40 т/га гною + N110P90K90 – на 20,9-21,7; 8 т/га соломи + N110P90K90 – на 28,7_,2; 20 т/га гною + 4 т/га соломи + N110P90K90 – на 12,9_,8 % порівняно з варіантом без добрив.

В фульватній частині гумусу спостерігаються зміни у фракційному складі: внесення добрив зменшило вміст фракцій фульвокислот – 2,3, і в той же час збільшувалась частка агресивної фракції. Це пов'язано з переходом в цю фракцію значної кількості неспецифічних органічних сполук, які потрапляють в ґрунт при внесенні органічних добрив та з рослинними рештками сільськогосподарських культур. При використанні соломи вміст цієї фракції був вищим ніж при внесенні гною. Але з часом в результаті ферментативних і окислювальних процесів вони частково мінералізуються і служать джерелом доступних поживних речовин для рослин, а частково є джерелом стабільного гумусу.

Найбільш типовою в складі гумінових кислот чорноземних ґрунтів є фракція ГК-2, яка пов'язана з кальцієм. Використання мінімального обробітку порівняно з оранкою підвищувало в шарі ґрунту 0_см вміст цієї фракції на 7,7 % при внесенні гною на фоні мінеральних добрив і на 20,2 % - 20 т/га гною + 4 т/га соломи + N110Р90К90. При внесенні 40 т/га гною + N110Р90К90 зменшується співвідношення СГК : СФК і становить при мілкому плоскорізному обробітку – 1,76, при оранці – 1,98, а при застосуванні 4 т/га соломи + сидерати + N110Р90К90 відповідно 1,34 і 1,62.

Між факторами гуміфікації та показниками гумусного стану спостерігався тісний зв'язок. Встановлено залежність між умовами гумусоутворення, показниками гумусного стану і урожайністю сільськогосподарських культур за різного обробітку ґрунту.

Між рухомими гумусовими сполуками та водорозчинною органічною речовиною виявлений тісний зворотній зв'язок. На початку вегетації спостерігалась найбільша кількість лужнорозчинних і найменша водорозчинних органічних речовин, а в період інтенсивного росту коренів навпаки – найбільша кількість во-дорозчинних і найменша рухомих гумусових речовин. Врожайність цукрових буряків тісно корелюва-ла з запасами продуктивної вологи (коефіцієнт кореляції – 0,77).

Створена нами модель (Рис.2) показує динаміку і взаємо-зв’язок показників родючості чор-нозему типового. В першій поло-вині вегетаційного періоду спос-терігалось підвищення температу-ри ґрунту, що призводить до поси-лення мікробіологічної діяльності і, як наслідок, збільшення проду-кування вуглекислоти ґрунтом. У цей період посилюється біологіч-на активність, незначно знижуєть-ся кислотність, що сприяє підви-щенню ОВП. Посилення біологіч-ної активності і ріст кореневої си-стеми рослин в цей період сприяє збільшенню вмісту водорозчин-них речовин у ґрунті.

Максималь-на її кількість припадає на серпень і співпадає з максимальним значенням середньодобової температури. Починаючи з середини червня проходить поступове зниження рН ґрунтового середовища і зниження ОВП та підвищується мікробіологічна діяльність. У другій половині вегетаційного періоду підвищується рН, знижується ОВП і мікробіологічна діяльність.

Заходом підвищення врожайності цукрових буряків є внесення добрив. У середньому за три роки внесення добрив при застосуванні мілкого плоскорізного обробітку збільшувало збір коренеплодів, і становило при внесенні гною 40 т/га + N110P90K90 – 501 ц/га. При внесенні гною 20 т/га + соломи 4 т/га + N110P90K90 – 484, соломи 8 т/га + N110P90K90 – 463, соломи 8 т/га + сидератів + N110P90K90 – 541 ц/га. Найбільший приріст отриманий на варіанті органо-мінеральної системи удобрення з соломою та сидератами і становив 67 ц/га по відношенню до оранки. На фоні глибокого плоскорізного обробітку урожайність цукрових буряків зростав на варіанті з внесенням соломи 8 т/га + сидератів + N110P90K90 – на 77,8%, найменшим був на варіанті з соломою 8 т/га + N110P90K90 – на 49,5%. На варіантах з гноєм 40 т/га + N110P90K90 та гноєм 20 т/га + соломою 4 т/га + N110P90K90 урожайність склала відповідно 73,7 і 61,9 абсолютних відсотків. На традиційній оранці найкращим був варіант з внесенням 40 т/га гною + N110P90K90 – 72,5%, найменше було зібрано коренеплодів на варіанті з гноєм 20 т/га + соломою 4 т/га + N110P90K90 – 450 ц/га, що на 60,7% менше в порів-нянні з контролем. Але незалежно від обробітку внесення ? дози соломи + сидерати + N110P90K90 забезпечи-ло отримання найвищо-го приросту врожаю 38,3-77,7 % порівняно з контролем.

Продуктивність ланки зерно-бурякової сівозміни (Табл.4). Найвища продуктивність ланки сівозміни, в середньому за роки досліджень, була при внесенні соломи 1,2 т/га + сидератів + N55P45K45 за мілкого плоскорізного обробітку і склала 74,1 ц/га зернових одиниць, що на 27,7% більше відносно варіанту, де добрива не застосовувались (порівняно з оранкою – 6,7%). Стосовно глибокого плоскорізно-го обробітку можна відмітити варіанти з внесенням соломи 4 т/га + сидератів + N55P45K45 та 12 т/га гною + N55P45K45, на яких було зібрано відповідно 71,9 і 71,5 ц/га зернових одиниць, що на 24,8 і 24,4% більше за контроль (порівняно з оранкою – 4,5% і 3,4%). На варіанті без добрив найвища продуктивність ланки сівозміни була при застосуванні різноглибинного плоскорізного обробітку (47,1 ц/га зернових одиниць).

Біоенергетична та економічна ефективності. Ґрунтозахисні технології більш ресурсо- та енергозберігаючі при вирощуванні всіх культур ланки сівозміни, ніж при традиційній оранці. При мілкому плоскорізному обробітку коефіцієнт енергетичної ефективності був більшим на 10,9%, при різноглибинному - на 5,76% ніж на технології з оранкою, завдяки підвищенню врожайності культур. Зменшення витрат на обробіток і добрива та підвищення енергомісткості врожаю при ґрунтозахисних обробітках призвело до збільшення КЕЕ порівняно з оранкою.

Економічний аналіз показав, що ґрунтозахисні технології підвищували рівень рентабельності до 17% та знижували собівартості продукції порівняно з традиційною технологією, що особливо проявлялось на фоні добрив. Найвищий умовно чистий дохід отримано при мілкому плоскорізному обробітку на варіанті із органо-мінеральною системою удобрення з соломою та сидератами (7305 грн./га). При цьому собівартість знижувалась на 13,1%, а чистий прибуток підвищувався на 14,5%.

ВИСНОВКИ

1.

2.

Таблиця 3 - Продуктивність ланки зерно-бурякової сівозміни стаціонарного досліду НДГ “Великоснітинське” Фастівського району, Київської області, ц/га зернових одиниць, (1999-2001 рр.)

Обробіток ґрунту | Культура | Варіанти

Без добрив (контроль) | Гній 12 т/га +

N55P45K45 | Гній 6 т/га + солома 1,2 т/га + N55P45K45 | Солома 2,4т/га + N55P45K45 | Солома 1,2т/га + сидерати + N55P45K45

Оранка | Цукрові буряки | 72,7 | 125,6 | 117,1 | 119,2 | 122,9

Озима пшениця | 34,1 | 44,4 | 40,4 | 38,1 | 46,5

Горох | 29,1 | 34,1 | 32,3 | 31,7 | 32,9

Середнє | 45,3 | 68,1 | 63,3 | 63,0 | 67,4

НІР05, ц/га | 21,8

Мілкий плоскорізний обробіток | Цукрові буряки | 75,5 | 130,4 | 125,9 | 120,5 | 140,6

Озима пшениця | 34,0 | 48,7 | 41,1 | 39,4 | 48,2

Горох | 29,6 | 34,7 | 33,5 | 33,4 | 33,6

Середнє | 46,4 | 71,3 | 66,8 | 64,4 | 74,1

НІР05, ц/га | 31,3

Різноглибинний плоскорізний обробіток | Цукрові буряки | 77,2 | 134,3 | 125,4 | 115,5 | 137,3

Озима пшениця | 34,6 | 45,9 | 40,7 | 37,9 | 45,8

Горох | 29,6 | 34,2 | 34,3 | 35,2 | 32,5

Середнє | 47,1 | 71,5 | 66,8 | 62,9 | 71,9

НІР05, ц/га | 36,0

3.Безполицевий обробіток стабілізує температурний і водний режими поверхневих шарів ґрунту. В квітні і травні температура верхнього 0-5 см шару ґрунту була нижчою на безполицевих обробітках, ніж на оранці на 6-11%. Це сприяло зменшенню непродуктивних витрат вологи. Технології, що базуються на мілкому плоскорізному обробітку збільшили запаси продуктивної вологи порівняно з оранкою в метровому шарі ґрунту на 21,8 мм.

4.Мінімалізація обробітку сприяє зниженню мінералізації органічної речовини ґрунту, що виявляється в зменшенні біологічної активності на варіантах без добрив. Одночасно при внесенні органічних і мінеральних добрив підвищується целюлозолітична активність на 6,1-9,3 %, особливо верхнього шару ґрунту, що вказує на прискорення процесів гуміфікації в чорнозему типовому.

5.Значення окисно-відновного потенціалу (ОВП), реакції ґрунтового середовища і їх динаміка протягом вегетаційного періоду, відбивають складні фізико-хімічні і біологічні процеси, які проходять у ґрунті. Показники ОВП зростають від початку (310-465 мВ) до середини (420-535 мВ) вегетаційного періоду і знижуються восени (380-480 мВ), а показник активної кислотності в середині вегетації був найнижчим. Заробка соломи і мінеральних добрив в нижні шари при оранці призводить до підкислення ґрунту, а внесення гною сприяє стабілізації реакції ґрунтового середовища.

6.Групово-фракційний склад гумусу чорнозему типового мало змінювався під впливом системи обробітку ґрунту, а внесення органічних і мінеральних добрив сприяло процесам гумусонакопичення і покращення складу гумусу. Внесення органічних добрив посилює процеси гуміфікації і сприяє збільшенню в складі гумусу гумінових кислот і нерозчинного залишку, що в цілому вказує на гумусонакопичення. Використання соломи з компенсацією азотної недостатності сприяє збільшенню частки фульвокислот в складі гумусу. Найбільше співвідношення Сгк : Сфк відмічалось при внесенні гній 12 т/га + N55P45K45 і складало на оранці – 1,98, на мілкому плоскорізному обробітку – 1,76, при внесенні застосуванні 4 т/га соломи + сидерати + N110Р90К90 відповідно 1,34 і 1,62.

7.Ґрунтозахисні технології з біологізацією посилюють процеси гуміфікації в чорноземі типовому. Вміст рухомих гумусових речовин збільшується на безполицевих обробітках в порівнянні з оранкою в верхньому 0-15 см шарі ґрунту на 6,75 %, а в шарі 15-30 см на 6,12 %. Найбільша кількість водорозчинних органічних речовин відмічалась в період інтенсивного росту коренів. Застосування органо-мінеральної системи удобрення значно збільшує на 33,8-49,5% вміст цих речовин в ґрунті. Найвищий їх вміст відмічався на мілкому плоскорізному обробітку на фоні гною і мінеральних добрив.

8.Застосування ґрунтозахисних технологій веде до збільшення динаміки біологічних і фізичних процесів, посилення саморегуляції і відтворення родючості чорнозему типового. Сезонна динаміка загальної біологічної активності, окисно-відновних умов, кількості водорозчинної органічної речовини характеризується підвищенням показників від початку до середини вегетаційного періоду та наступним їх зниженням восени.Зміна показників реакції ґрунтового середовища, вмісту гумусу, рухомих гумусових речовин мала обернену направленість і найнижчі значення влітку.

9.Застосування безполицевого обробітку сприяє підвищенню ефективної родючості ґрунту і посилює кругообіг речовин та енергії в агроценозі. Врожайність сільськогосподарських культур є показником ефективної родючості ґрунту і технології, які базуються на мілкому плоскорізному обробітку мали перевагу порівняно з оранкою. Внесення добрив - 8 т/га соломи + сидерати + N55P45K45 і