ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЦИЛЮРИК ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ

УДК 631.582:631.8

ПРОДУКТИВНІСТЬ ЛАНОК СІВОЗМІН ПРИ РІЗНИХ

СИСТЕМАХ УДОБРЕННЯ В ПІВНІЧНІЙ ПІДЗОНІ СТЕПУ УКРАЇНИ

06.01.01 – загальне землеробство

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Дніпропетровськ - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Красноградській дослідній станції Інституту зернового господарства УААН протягом 2001-2003 рр.

Науковий керівник: | доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник, ЧУМАК Володимир Семенович, Красно-градська дослідна станція, головний науковий співро-бітник, завідувач відділу польових культур

Офіційні опоненти: | доктор сільськогосподарських наук, професор ГОРДІЄНКО Володимир Петрович, Кримський державний агротехнологічний університет, завідувач кафедри загального і зрошуваного землеробства

доктор сільськогосподарських наук, професор БУДЬОННИЙ Юрій Васильович, Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва, завідувач кафедри загального землеробства

Провідна установа: | Інститут землеробства УААН (лабораторія сівозмін), смт. Чабани Києво-Святошинський р-н., Київської області

Захист відбудеться “18” лютого 2005 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.804.02 при Дніпропетровському державному аграрному університеті за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ 27, вул. Ворошилова, 25, корпус 1, конференц-зал (ауд. 342)

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Дніпропетровського державного аграрного університету за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Ворошилова, 25.

Автореферат розісланий “17” січня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої Мицик О.О.

вченої ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Полягає у вирішенні проблеми раціонального використання чорноземів, відновлення та підвищення їх родючості за умов застосування елементів біологічних систем землеробства в ланках сівозмін з метою одержання високих урожаїв польових культур.

Підвищити продуктивність сільськогосподарських культур і стабілізувати родючість ґрунту неможливо без застосування добрив. В багатьох випадках незбалансоване застосування хімічних засобів приводило до негативних наслідків, таких як деградація: зниження родючості ґрунтів, забруднення токсичними речовинами продукції рослинництва і навколишнього середовища.

Негативна післядія інтенсифікації землеробства на навколишнє середовище, а також значне скорочення використання мінеральних добрив у сільському господарстві за останні роки, обумовила пошуки альтернативних систем землеробства. Одним із напрямів вирішення цієї проблеми є розробка систем землеробства, які базуються на біологічних принципах з використанням невеликих доз мінеральних добрив у поєднанні з органічними; організації та освоєнні сівозмін з включенням багаторічних трав та зернобобових культур.

Але біологізація землеробства не може означати повної відмови від мінеральних добрив. Вона представляє розумне, збалансоване застосування агротехнічних, агрохімічних і біологічних засобів.

Наукові принципи побудови ланок сівозмін повинні бути спрямовані на оптимізацію позитивних факторів взаємодії рослин із ґрунтом і між собою.

Науково обґрунтоване чергування культур у ланках сівозмін передбачає, з одного боку, правильний добір сприятливих для вирощування культур попередників, а з другого – оптимальне насичення сівозмін одновидовими культурами, яке враховує допустиму періодичність вирощування їх на полях сівозмін. При такій побудові ланки сівозмін максимально виконують основну біологічну функцію – фітосанітарну і позбавляють посіви польових культур від застосування хімічних засобів захисту урожаю.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною тематичного плану Красноградської дослідної станції Інституту зернового господарства УААН (номер державної реєстрації 75019271) і державною науково-технічною програмою за темою “Розробити основні елементи екологічно зрівноважених систем землеробства, забезпечуючих одержання високоякісної продукції та охорони навколишнього середовища” (номер державної реєстрації 0194U01288, 0197U000098, 0197U000100).

Мета і завдання досліджень. Основною метою роботи є визначення комплексного впливу ланок сівозмін, різних систем удобрення на продуктивність польових культур, якість продукції та зміну родючості ґрунту з подальшим виявленням найбільш ефективних ланок сівозмін і сівозмін у цілому для рекомендації їх виробництву.

Дослідженнями передбачалося:

- встановити вплив різних ланок сівозмін на баланс вологи і поживних речовин;

- визначити накопичення пожнивно-кореневих решток під культурами в ланках сівозмін;

- обстежити фітосанітарний стан посівів у залежності від культур ланок сівозмін;

- визначити продуктивність, економічну та біоенергетичну ефективність різних ланок сівозмін і систем добрив;

- дослідити стан навколишнього середовища та розробити основні напрямки підвищення ефективності ланок сівозмін і раціонального використання добрив у північній підзоні Степу України.

Об’єкт дослідження. Продуктивність, економічна та біоенергетична ефективність ланок сівозмін, баланс вологи та поживних речовин, фітосанітарний стан залежно від структури та удобрення.

Предмет дослідження. Шість ланок сівозмін (чотирипільні), які входять до складу трьох восьмипільних польових сівозмін (зерно-паро-просапна з 62,5% насичення зерновими культурами, зерно-просапна з 75 % зернових, зерно-травяна з 50 % зернових і 25 % бобових трав) та три системи удобрення грунту.

Методи дослідження. Стаціонарний дослід, розмір посівної ділянки – 118 м2, облікової – 50 м2, повторність досліду чотириразова, польові та лабораторні дослідження проводилися за загальноприйнятими в землеробстві та агрохімії методиками.

Наукова новизна одержаних результатів. В умовах північної підзони Степу України визначено комплексний вплив різних ланок сівозмін за структурою посівних площ і систем удобрення з використанням елементів біологізації землеробства на продуктивність польових культур, якість продукції та зміни родючості ґрунту. Визначено баланс вологи та поживних речовин, накопичення післяжнивно-кореневих решток, фітосанітарний стан посівів, які раніше у північній частині Степу в наведених ланках сівозмін не проводилися.

Практичне значення одержаних результатів. На основі проведених досліджень виявлено найбільш продуктивні ланки сівозмін та сівозміни в цілому за виходом: зерна, кормових та зернових одиниць, перетравного протеїну, які забезпечують високу економічну та біоенергетичну ефективність, дають можливість одержати якісну продукцію, стабілізують родючість ґрунту і зберігають екологічну рівновагу.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконана і оформлена автором самостійно.

Проведення польових і лабораторних досліджень та теоретичне обґрунтування одержаних наукових результатів виконувались дисертантом особисто, або при його безпосередній участі. У проведенні досліджень та їх узагальненні частка автора складає близько 85%.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень та основні положення дисертаційної роботи доповідались автором на: науково-технічних нарадах Красноградської дослідної станції (2001-2003 рр.); науково-методичній нараді Інституту зернового господарства УААН (2003р.); всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених і спеціалістів з проблем виробництва зерна в Україні (Дніпропетровськ, 2002 р.); науково-практичній конференції молодих вчених “Проблеми сучасного землекористування” (Київ – Чабани, 2002 р.); науково-практичній конференції молодих вчених “Стабілізація землекористування та сучасні агротехнології” (Київ – Чабани, 2003 р.).

Публікації. За матеріалами досліджень, поданих в дисертації, опубліковано 7 наукових робіт, із них у фахових виданнях – 3.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, рекомендацій виробництву і додатків. Загальний обсяг роботи 209 сторінок комп’ютерного тексту, включаючи 8 малюнків і 25 таблиць. У додатках міститься 50 таблиць. Список використаних джерел складається з 243 найменувань, в тому числі 24 іноземними мовами.

ЗМІСТ РОБОТИ

Коротка історія розвитку систем землеробства, сівозмін та теоретичне обґрунтування теми роботи. У літературному огляді приводиться коротка історія розвитку систем землеробства та стан вивченості різних видів сівозмін і систем удобрення, впливу їх на потенціальну та ефективну родючість ґрунту, на продуктивність культур та якість продукції. Більш детально висвітлені питання, що стосуються альтернативних, біологічних систем землеробства. Проведений аналіз попередніх результатів досліджень в стаціонарних дослідах на Красноградській дослідній станції, по вивченню внесення різних доз і співвідношень мінеральних добрив, співвідношення їх з гноєм і місцем внесення у сівозміні. Визначені напрямки подальшого удосконалення досліджень.

Умови та методика проведення досліджень. Зона діяльності Красноградської дослідної станції охоплює північну частину степової Лівобережної України, включаючи південні райони Харківської, південно-східні Полтавської та північно-східні Дніпропетровської областей.

Ґрунти дослідної ділянки глибокі чорноземи вони формувались в умовах контакту двох природнокліматичних зон Степу і Лісостепу. Вміст гумусу 4,7-4,9% рН (сольове) в орних шарах ґрунту 6,9-7,0, вміст загального азоту – 0,28-0,30%, фосфору і калію відповідно 0,15-0,16% і 2,1-2,2%.

Клімат зони діяльності дослідної станції помірно-континентальний за даними Красноградської метеостанції кількість опадів за останній 30-річний період складає 579 мм, більша їх частина (64%) випадає протягом квітня – жовтня місяців. Максимум опадів приходиться на червень і липень (74,1 і 66,5 мм), мінімум – на лютий і березень (36,3-31,5 мм). Відносна вологість повітря за теплий період (квітень – жовтень) 81-88%. В посушливі роки вологість повітря знижувалася до 35-38%.

Середньорічна температура повітря складає +7,6 0С. Найхолоднішими місяцями є січень (-7,0 0С) та лютий (-6,0 0С), найтеплішими – липень (+20,8 0С) і серпень (+19,9 0С).

У цілому погодні умови за роки проведення досліджень складалися сприятливо для розвитку польових культур, за винятком посух навесні та влітку які траплялись у 2002-2003 рр.

Схема досліду включала три різні восьмипільні польові сівозміни: зерно-паро-просапна з 62,5% зернових, зерно-просапна з 75% зернових, зерно-трав’яна з 50% зернових та 25% багаторічних трав (люцерни).

Зерно-паро-просапна та зерно-просапна сівозміни мали такі системи удобрення: 1. Контроль (без добрив) 2. Органічна – з застосуванням 15 т гною на 1 га сівозмінної площі. 3. Органо-мінеральна помірна – 10 т/га гною + N20P20K20. 4. Органо-мінеральна – підвищена – 7,5 т/га гною + N40P40K40. В зерно-трав’яній сівозміні вивчали таку систему удобрення: 1. Контроль (без добрив). 2. Органічна – 10 т гною на 1 га сівозмінної площі. 3. Органо-мінеральна помірна – 7,5 т/га гною + N20P20K20. 4. Органо-мінеральна – підвищена – 7,5 т/га гною + N32P32K32.

Дослідження проводили в наступних ланках сівозмін: №1 (чорний пар – озима пшениця – цукровий буряк – кукурудза), №2 (ячмінь – горох – озима пшениця – соняшник), №3 (горох на зелений корм – озима пшениця – кукурудза – ячмінь), №4 (кукурудза – ячмінь – кукурудза – соняшник), №5 (кукурудза на силос – озима пшениця – кукурудза – ячмінь), №6 (люцерна 1 року – люцерна 2 року – озима пшениця – соняшник).

Входження в дослід проводили всіма полями одночасно. Дослід закладався за дво факторною схемою з систематичним розміщенням варіантів та чотириразовою повторністю.

У досліді проводилися лабораторно-польові дослідження: вологість ґрунту визначали ваговим методом перед посівом зернових культур та під час збирання врожаю; структурний аналіз ґрунту – за методом Н.І. Савинова в модифікації АФІ; кількість рослинних решток рамочним методом Станкова в період збирання урожаю, шляхом відбору монолітів на глибину 0-30 см з наступною відмивкою на ситі діаметром 1,00 мм; розрахунок кількості надземних пожнивних решток проводили до висоти зрізу рослин після збирання урожаю; засміченість посівів – кількісним методом з обліковою площею для зернових-колосових – 1 м2, просапних 0,25 м2.

Агрохімічний аналіз зразків ґрунту виконували за загальноприйнятими методиками: гумус – за Тюріним у модифікації Орлова і Гріндель з спектрофотометричним закінченням; вміст валового азоту та фосфору – за методом Гінзбург – Щеглової – Вульфіус; нітрати – спектрофотометрично; фосфор і калій за Чириковим у оцтовокислій витяжці; валові та рухомі форми мікроелементів (важких металів) в рослинах – на приладі ААS-1. У зразках рослин після спалювання їх у сірчаній кислоті визначали азот по Кьєльдалю, фосфор – на фотоелектроколориметрі, калій – на полум’яному фотометрі; білок, жир, крохмаль та клітковину – на приладі “Інфрапід-61”; нітрати – спектрофотометричним методом.

Облік урожаю проводили шляхом зважування продукції з облікової ділянки, а побічну – розрахунковим методом по співвідношенню основної і побічної. Урожай в центнерах з одного гектару отримували шляхом перерахунку з ділянки зерна при 100% чистоті і 14% вологості. Дані урожайності по всіх культурах обробляли методом дисперсійного аналізу за Б.О. Доспєховим за допомогою ПЕОМ. Оцінку продуктивності ланок сівозмін давали за збором зерна, кількості кормових, зернових одиниць і перетравного протеїну на 1 га площі ланки.

Економічну ефективність проводили за собівартістю зерна і рівнем рентабельності виробництва, виходячи з нормативів сукупних витрат коштів. Біоенергетичну ефективність за енергоємністю виробництва зерна, приростом валової енергії і коефіцієнтом енергетичної ефективності (Кее) використовуючи нормативи витрат валової енергії.

ЕФЕКТИВНІСТЬ ЛАНОК СІВОЗМІН В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ЇХ СТРУКТУРИ ТА УДОБРЕННЯ

Режим вологи та баланс її після різних культур сівозміни. В умовах північного Степу фактор вологозабезпеченості має важливе значення для формування урожаїв польових культур. Формування волого-запасів під культурами ланок сівозмін проходило в основному за осінньо-зимовий період при цьому впливу структури посіву на вміст вологи в шарі 0-150 см практично не виявлено, про що свідчать запаси продуктивної вологи перед сівбою на весні у середньому на одне поле ланки сівозмін (табл. 1). Вони коливались в межах 193,5-207,1 мм.

Після збирання польових культур запаси вологи суттєво відрізнялися. Найбільшими вони були у шарі 0-150 см в ланці № 1 з чорним паром – 114,3 мм. Введення в структуру посіву зайнятого пару (горох на зелений корм) в ланці №3 зменшило запаси вологи до 98,6 мм. При розширенні площ під багаторічними травами (люцерна) в ланці №6 знижувалися запаси вологи до мінімальної величини – 83,8 мм.

Таблиця 1

Баланс вологи у ґрунті в ланках сівозмін (за 2001-2003 рр.)

Ланки сівозмін | Запаси вологи в шарі 0-150 см, мм | Опади за вегетаційний період, мм | Сумарна витрата вологи за вегетаційний період, мм

Перед сівбою культур | Під час збирання урожаю

№1 | 195,4 | 114,3 | 290,1 | 371,3

№2 | 194,5 | 99,4 | 223,9 | 319

№3 | 193,5 | 98,6 | 209,2 | 301,6

№4 | 207,1 | 96,2 | 275,9 | 386,7

№5 | 204,3 | 99,8 | 239,2 | 343,8

№6 | 198,1 | 83,8 | 221,3 | 335,1

Примітка: вологість ґрунту під озимою пшеницею визначалася під час відновлення вегетації на весні та під час збирання урожаю.

Визначальним фактором сумарної витрати вологи за вегетаційний період в різних ланках сівозмін являється ступінь насичення їх різними культурами. Із збільшенням питомої ваги в ланках сівозмін люцерни, соняшника, цукрового буряка витрати вологи за вегетацію підвищуються, а із введенням в структуру посіву озимої пшениці, гороху, кукурудзи – зменшуються. Чорний пар являється важливим агротехнічним засобом покращання режиму вологості ґрунту.

Структурний склад ґрунту в ланках сівозмін. Структурний склад ґрунту в шарі 0-30 см суттєво залежав від набору культур в ланках сівозмін. Найбільша кількість цінних структурних агрегатів розміром 0,25-7 мм відмічена по люцерні -92,6%. Після збирання ранніх зернових та по чорному пару оструктуреність ґрунту була теж високою. Так кількість структурних агрегатів по гороху становила – 88,1%, озимої пшениці – 87,7%, ячменю – 85,8%, чорному пару – 82,4%. Найгірша оструктуреність ґрунту відмічена після просапних культур: кукурудза – 76,2%, цукровий буряк – 77,4%, соняшник – 74,2%. При насиченні ланок сівозмін просапними культурами (соняшник, цукровий буряк, кукурудза) спостерігалась тенденція до погіршення структури ґрунту, а збільшення в структурі посіву люцерни, озимої пшениці, гороху, ячменю до підвищення вмісту найбільш цінних структурних агрегатів розміром 0,25-7 мм

Забезпеченість ґрунту поживними речовинами та їх баланс у ланках сівозмін. Вміст поживних елементів в ґрунті ланок сівозмін залежав як від набору культур так і від системи удобрення. Органічні і мінеральні добрива підвищували головним чином вміст рухомих форм азоту і фосфору в ґрунті. Вміст рухомого калію практично залишився без змін через значний рівень забезпеченості ґрунту цим елементом, та високою фіксацією його чорноземом.

Більше азоту, фосфору та калію на всіх полях містилося у верхньому шарі (0-20 см) в порівнянні з шаром (20-40 см).

Накопичення нітратного азоту в ґрунті до посіву озимої пшениці було вищим в ланці з чорним паром та люцерною на удобрених ділянках. Найбільш сприятливі умови мінерального живлення для кукурудзи та цукрового буряку складались по озимій пшениці. Баланс азоту і калію у всіх ланках сівозмін незалежно від структури посіву був негативним, а фосфору – позитивним. У ланці сівозмін з цукровим буряком він був найбільш негативний, а в ланках із зерновими культурами спостерігалась тенденція до зменшення його дефіциту.

Накопичення післяжнивно-кореневих решток як джерела органічних речовин у ланках сівозмін. В сучасному землеробстві накопиченню рослинних решток після збирання урожаю під різними культурами приділяється все більша увага, тому що вони є одними із альтернативних джерел поповнення запасів органічних речовин, азоту і зольних елементів живлення рослин.

Кількість пожнивно-кореневих решток у ланках сівозмін суттєво залежала від біологічних особливостей культур та величини їх урожаїв. Максимальну кількість решток після збирання залишає люцерна – 71,2-101,5 ц/га, озима пшениця – 77-97,9 ц/га, соняшник – 66,2-78,9 ц/га. У зв’язку з насиченням ланки №6 даними культурами в ній відповідно накопичувалась найбільша їх кількість – 58,7-74,6 ц/га. Введення в ланці №1 чорного пару та цукрового буряку в структуру посівів знижувало кількість залишків до 16,1-23,2 ц/га.

Найвищий відсоток повернення елементів живлення з рослинними рештками відмічено по люцерні N–83,4%, P2O5–81,2%, К2О–79,9% та соняшнику N–84,2%, P2O5–50,9%, К2О–61,5%, а мінімальний по цукровому буряку N–23%, P2O5–10,7%, К2О–11%.

Фітосанітарний стан посівів. Забур’яненість посівів ланок сівозмін залежала від структури посіву та кількості внесених мінеральних та органічних добрив (табл.2)

Таблиця 2

Забур’яненість посівів ланок сівозмін залежно від набору культур і добрив в середньому за 2001-2003 рр.

Ланки сівозмін | Кількість бур’янів на 1 м2, шт.

Система удобрення

контроль | органічна | органо-мінеральна помірна | органо-мінеральна підвищена

№1 | 8,3 | 11,3 | 7,7 | 6,6

№2 | 16,4 | 16,1 | 15,1 | 13,5

№3 | 15,0 | 14,1 | 12,4 | 12,0

№4 | 18,5 | 17,3 | 15,5 | 13,8

№5 | 17,1 | 21,2 | 20,9 | 19,4

№6 | 10,1 | 12,1 | 10,8 | 10,6

НІР05 | для ланки, шт/м2 | 1,76

для добрив, шт/м2 | 1,57

для взаємодії, шт2 | 3,51

Розширення площ під зерновими і просапними культурами в ланках №4 і №5 та часте повернення їх на попереднє місце підвищує забур’яненість ланок та сівозмін в цілому. Введення у структуру посіву чорного пару в ланці №1 суттєво зменшувало забур’яненість до 6,6-8,3 шт/м2.

Рівень забур’яненості значно коливався залежно від фону удобрення ґрунту. Вищою забур’яненістю відзначалися варіанти без внесення добрив – 8,3-18,5 шт./м2. Рослини на удобрених фонах на відміну від не удобрених, розвивали більшу надземну масу, внаслідок чого краще використовували елементи живлення і воду, більше затіняли, пригнічували бур’яни. Внесення гною, навпаки, збільшувало кількість бур’янів у посівах до 11,3-21,2 шт./м2 через наявність їх насіння в гної.

Врожай та якість польових культур. Урожаї польових культур суттєво залежали від попередників, а також кількості внесених мінеральних та органічних добрив.

У зв’язку з виляганням сильно розвинених рослин озимої пшениці по чорному пару в 2001-2002 рр., максимальний урожай її було одержано по гороху – 52,0-66,1 ц/га. Заміна гороху кукурудзою на силос зменшувала урожайність озимої пшениці до 42,2-52,9 ц/га, що менше на 9,8-13,2 ц/га (18,8-19,9%).

Найбільша прибавка урожаю озимої пшениці від добрив відмічена в ланці № 2 – 14,1 ц/га (21,3%) на фоні N60P60K60, менша – у ланці № 1 – 5,5 ц/га на фоні N30P30K30 порівняно з контролем.

Урожай ярого ячменю більше залежав від кількості внесених мінеральних добрив, ніж від попередників та ланки сівозміни. Найбільша прибавка врожаю від застосування мінеральних добрив N40P40K40 в порівнянні з контролем відмічена в ланці №3 – 11,5 ц/га (29,5%).

Урожай кукурудзи значною мірою залежав від насичення ланок сівозмін цією культурою. У ланці сівозміни №4 з 50% кукурудзи одержано нижчий урожай – 24,8-34,5 ц/га, ніж у ланках №1 – 29,4-39,4 ц/га та №5 – 29,6-37,2 ц/га, що більше відповідно на 4,6-4,9; 2,7-4,8 ц/га (15,6-12,1%, 16,2-7,2%).

Внесення під горох мінеральних добрив у дозі N20P20K20 давало прибавку зерна на 4,2 ц/га (22,8%).

Урожай соняшника у ланках сівозмін був у межах – 21,5-25,2 ц/га, дещо більший урожай відмічено у ланці №4 на фоні N30P30K30 26,2 ц/га по кукурудзі на зерно.

Внесення мінеральних добрив (N120P120K120) під цукровий буряк збільшувало вихід коренеплодів на 142,6 ц/га (30,3%), а застосування гною в дозі 40 т/га – на 47,6 ц/га (14,5%) порівняно з контролем.

Урожаї зеленої маси люцерни, кукурудзи на силос та гороху на зелений корм суттєво залежали від системи удобрення. Так урожай люцерни на два укоси у варіантах з післядією добрив становив 299,1 ц/га, і перевищував контроль на 90,4 ц/га (30,2%). Внесення 40 т/га гною під кукурудзу на силос збільшило збір зеленої маси на 117 ц/га (26,6%).

Післядія добрив та внесені мінеральні добрива (N30P30K30) під горох на зелений корм підвищували вихід зеленої маси до 227,5 ц/га, що перевищувало контроль на 44,2 ц/га (24,1%).

Добрива та попередники впливають і на якість продукції зернових та технічних культур. Вміст білку в зерні озимої пшениці на удобрених ділянках перевищував варіант без добрив на 9-13,6% від загального вмісту, а крохмалю в зерні ячменю на 2-4,3%.

Вищі показники якості зерна озимої пшениці виявлено по чорному пару в порівнянні з іншими попередниками. У решти культур не відмічено суттєвих змін якості зерна чи зеленої маси залежно від попередників.

Продуктивність, економічна та біоенергетична ефективність ланок сівозмін. Вихід продукції з гектару площі ланки значною мірою залежав від насичення ланок сівозмін високопродуктивними культурами і їх процентного співвідношення в структурі посіву.

Залежно від насичення ланок сівозмін різними культурами, рівень показників, якими оцінюють продуктивність неоднорідний (табл. 3).

У ланках №3 і №5, де площа під зерновими культурами складає 75% одержано найбільший збір зерна – 24,8-33,7 та 27,2-34,3 ц/га відповідно в залежності від системи удобрення. Введення в структуру посіву в ланці №5 кукурудзи на силос та у ланці №1 цукрових буряків збільшує вихід кормових одиниць відповідно до 71-92,2 та 62,4-82,6 центнер на 1 гектар площі ланки.

Розширення площ багаторічних трав (люцерни) до 50% в ланці №6 підвищує вихід перетравного протеїну до 4,78-6,21 ц/га, але при цьому вихід кормових та зернових одиниць значно зменшується.

Як показала економічна оцінка різних ланок сівозмін, вартість валової продукції, умовно чистий прибуток, рівень рентабельності в значній мірі визначаються питомою масою зернових та просапних культур. Поряд із підвищенням урожайності та умовного чистого прибутку внесення мінеральних, а особливо органічних добрив суттєво збільшувало виробничі витрати на 137,5-148,2 грн/га, що негативно відображалось на собівартості та знижувало рівень рентабельності виробництва. Так, у середньому на 1 га площі ланки, найнижчий

Таблиця 3

Продуктивність ланок сівозмін в середньому за 2001-2003 рр., ц/га

Ланки сівозмін | Система удобрення в ланках | Вихід зерна | Кормових одиниць | Зернових одиниць | Перетрав-ного протеїну

продо-воль-чого | фураж-ного | всього

№1 | 1. Контроль | 12,4 | 9,4 | 21,8 | 62,4 | 52,1 | 4,06

2. Органічна | 12,9 | 11,0 | 24,0 | 68,9 | 57,6 | 4,46

3. Органо-мінеральна помірна | 13,2 | 11,3 | 24,5 | 77,1 | 65,5 | 4,93

4. Органо-мінеральна підвищена | 13,8 | 12,2 | 26,0 | 82,6 | 68,8 | 5,18

№2 | 1. Контроль | 13 | 10,9 | 23,9 | 43,0 | 38,6 | 3,93

2. Органічна | 13,8 | 12,1 | 26,0 | 46,6 | 41,5 | 4,26

3. Органо-мінеральна помірна | 15,3 | 13,1 | 28,5 | 50,7 | 45 | 4,62

4. Органо-мінеральна підвищена | 16,5 | 14,4 | 30,9 | 54,7 | 48,1 | 4,96

№3 | 1. Контроль | 10,3 | 14,5 | 24,8 | 46,6 | 33,3 | 3,5

2. Органічна | 10,7 | 16,7 | 27,5 | 51,6 | 36,8 | 3,87

3. Органо-мінеральна помірна | 12,0 | 18,2 | 30,2 | 56,2 | 40,0 | 4,2

4. Органо-мінеральна підвищена | 13,5 | 20,2 | 33,7 | 62,6 | 44,6 | 4,67

№4 | 1. Контроль | - | 22,5 | 22,5 | 50,3 | 36,9 | 3,18

2. Органічна | - | 26,9 | 26,9 | 57,5 | 42,5 | 3,94

3. Органо-мінеральна помірна | - | 29,1 | 29,1 | 61,9 | 46,5 | 4,22

4. Органо-мінеральна підвищена | - | 31,7 | 31,7 | 67,4 | 49,8 | 4,31

№5 | 1. Контроль | 10,5 | 16,7 | 27,2 | 71 | 46,8 | 4,54

2. Органічна | 11,3 | 18,2 | 29,5 | 79,1 | 52,1 | 5,02

3. Органо-мінеральна помірна | 12,2 | 19,2 | 32,1 | 86,7 | 57 | 5,51

4. Органо-мінеральна підвищена | 13,2 | 21 | 34,3 | 92,2 | 60,6 | 5,87

№6 | 1. Контроль | 10,5 | - | 10,5 | 36,6 | 34,5 | 4,78

2. Органічна | 10,8 | - | 10,8 | 39,4 | 37,0 | 5,26

3. Органо-мінеральна помірна | 11,1 | - | 11,1 | 42,5 | 39,9 | 5,8

4. Органо-мінеральна підвищена | 12,2 | - | 12,2 | 45,7 | 42,7 | 6,21

НІР05 | для ланки, ц/га | 0,8 | 3,5 | 2,1 | 7,8 | 6,8 | 0,42

для добрив, ц/га | 1,2 | 3,8 | 2,1 | 5,7 | 4,5 | 0,51

для взаємодії, ц/га | 2,0 | 7,1 | 4,2 | 12,5 | 10,1 | 1,00

Р1, % | 2,5 | 2,8 | 2,7 | 4,3 | 4,5 | 3,1

рівень рентабельності відмічено в ланках №1 – 69,2-97,2%, №4 – 60,8-81,4%, що пояснюється більшими виробничими витратами в 1,5-2 рази, а вищий в ланках №5 – 131,9-249%, та №6 – 111,3-139,2% у зв’язку з меншими витратами у 2-2,5 рази.

Ланки сівозмін №2, №6 насичені зерновими-колосовими, соняшником та люцерною в середньому мали менші загальні витрати енергії, ніж ланки з кукурудзою, цукровими буряками, особливо на удобрених ділянках, де вносилися органічні добрива.

Співвідношення отриманої енергії з урожаєм до витраченої на його виробництво ( коефіцієнт енергетичної ефективності ) був найвищий по люцерні 1 року на 2 укоси – 11,0-15,7, а решта культур розподілялась в наступному порядку: кукурудза, озима пшениця, ячмінь, цукрові буряки, соняшник, горох. Найвищий коефіцієнт енергетичної ефективності мали ланки №5 і №6 – 6,1-4,7 та 6,0-7,4 відповідно.

ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА СТАНУ ГРУНТУ ТА РОСЛИН ПРИ ВНЕСЕННІ ДОБРИВ У РІЗНИХ ЛАНКАХ СІВОЗМІН

Результати аналізів зерна, насіння соняшника, коренеплодів цукрових буряків на вміст важких металів показали, що їх вміст знаходиться в межах норми, не перевищуючи ГДК. Внесення добрив у нашому досліді практично не впливало на вміст мікроелементів у рослинах.

Встановлено незначне підвищення вмісту нітратів на удобрених ділянках у зерні озимої пшениці на 8,5%, ячменю – на 4,2-17,0%, гороху – на 4,9%, кукурудзи – на 3,6-10,7% порівняно з контролем. Вміст нітратів у основній продукції не перевищував допустимі норми (ГДК – 300 мг/кг) і складав у гороху – 17,3 мг/кг, озимої пшениці – 25, кукурудзи – 21,5, ячменю – 41,7 мг/кг.

ШЛЯХИ ЕФЕКТИВНОГО ВИКОРИСТАННЯ ЛАНОК СІВОЗМІН ТА УДОБРЕННЯ В СУЧАСНОМУ ЗЕМЛЕРОБСТВІ

З метою раціонального використання ресурсів, найбільш економічним агроприйомом є удосконалення структури посівних площ і системи удобрення в ланках сівозмін. Вони повинні бути динамічними і змінюватись з урахуванням динаміки ґрунтової родючості. У господарствах, які не мають можливості підвищувати потенціальну родючість ґрунту шляхом внесення органічних добрив, необхідно міняти набір культур у ланках сівозмін, зокрема зменшувати питому вагу просапних культур і збільшувати посівні площі багаторічних трав.

Кожне господарство залежно від своїх можливостей та спеціалізації повинно застосовувати певну систему удобрення. У господарствах по відгодівлі ВРХ, виробництві молока і яловичини у зв’язку з наявністю в них органічних добрив (гною) слід використовувати органічну та органо-мінеральну систему удобрення, а у господарствах, які не мають можливості вносити велику кількість органічних добрив слід використовувати мінеральні добрива при наявності коштів на їх придбання, або альтернативні джерела поповнення поживних речовин, наприклад, пожнивно-кореневі рештки, солому зернових культур. Важливо також поєднувати органічні, мінеральні добрива з альтернативними джерелами поживних речовин.

Основою альтернативної технології є принцип відтворення родючості ґрунту за рахунок введення в ланки сівозмін зернобобових культур, багаторічних трав.

ВИСНОВКИ

Дослідженнями в стаціонарному досліді встановлено, що основним напрямком підвищення продуктивності землеробства в сучасних умовах є комплексний підхід до розробки науково обґрунтованих ланок сівозмін у поєднанні з раціональною системою добрив і збереженням ґрунтової родючості.

1. У північній підзоні Степу України, який характеризується недостатнім і нестійким зволоженням, чергування культур повинно бути направлене, перш за все, на раціональне використання вологи з ґрунту. Накопичення ґрунтової вологи в регіоні досліджень відбувається головним чином за рахунок осінньо-зимових опадів. Запаси вологи навесні перед сівбою культур коливаються в межах 182,2-216,8 мм. Після збирання урожаю ранні зернові культури залишають – 88,2-109,8 мм, а пізні зернові – 83-137,6 мм.

Найбільші запаси вологи відмічались після чорного пару – 183,6 мм, а найменші – після люцерни – 56,3 мм. Введення у ланки сівозмін: соняшника, цукрових буряків посилює напруженість балансу вологи у весняно-літній період.

2. Поживний режим у ланках сівозмін залежить від набору культур та системи удобрення. У ланках сівозмін, насичених зерновими культурами, виникає потреба в першочерговому забезпеченні рослин фосфором, а у ланці з цукровими буряками зростає роль азоту та калію. Застосування органічних і мінеральних добрив сприяло підвищенню рухомих форм азоту і фосфору в ґрунті. Динаміка вмісту рухомого калію у ґрунті практично залишалась без змін, незалежно від удобрення, що пояснюється значним рівнем забезпеченості ґрунту цим елементом, та високою фіксацією його чорноземом.

Найбільш сприятливі умови мінерального живлення для озимої пшениці складались при розміщенні її після чорного пару та багаторічних трав, а кукурудзи та цукрових буряків після озимої пшениці.

3. Винос елементів живлення залежав як від культур, так і від урожайності та внесених органічних і мінеральних добрив під польові культури. Найбільший винос азоту та калію відмічено по цукрових буряках 101–176 та 175–263,5 кг/га відповідно, а фосфору по кукурудзі – 48–71,6 кг/га.

Незалежно від структури посіву баланс азоту в ланках сівозмін був негативним, а фосфору позитивним.

Баланс калію складався по-різному: в ланці сівозмін з цукровими буряками він негативний, а в ланках із зерновими культурами спостерігалась тенденція до зменшення його дефіциту.

4. Розрахунки кількості пожнивних і кореневих залишків під окремими культурами показали, що найвищий вміст їх відмічався по люцерні (101,5 ц/га) та озимій пшениці (97, 9 ц/га), а найнижчий по цукрових буряках (23,2 ц/га).

5. Повернення поживних речовин із рослинними рештками по відношенні до виносу їх з урожаєм становило у соняшника: N – 84,2%, Р2О5 – 50,9%, К2О – 61,5%; кукурудзи відповідно – 25,8%, 23,5%, 23,1%; цукрових буряків – 23%, 10,7%, 11,1%. Найбільш висока частка повернення елементів живлення з пожнивно-кореневими залишками відмічалась після збирання багаторічних трав.

6. Найбільша кількість структурних агрегатів розміром 7–0,25 мм виявлена після люцерни і зернових-колосових. Структурний склад ґрунту,також значною мірою, визначався погодними умовами року. У посушливі роки відмічається помітне його погіршення по всіх культурах.

7. Наявність у структурі ланок сівозмін площ під просапними культурами та часте повернення на попереднє місце підвищує засміченість посівів бур’янами до 13,8-18,5 шт./м2.

Внесення мінеральних добрив підвищувало конкурентоспроможність культурних рослин до бур’янів, при цьому не впливало на їх видовий склад. Застосування органічних добрив, навпаки, збільшувало кількість бур’янів у посівах до 11,3-21,2 шт./м2 через наявність їх насіння в гної.

8. Спостерігалась тенденція до збільшення пошкодженості кукурудзи кукурудзяним метеликом та ураження пухирчатою сажкою з розширенням в структурі посіву ланок кукурудзи до 50 %. Виявлена тенденція до зменшення ураження озимої пшениці бурою іржею в ланках з чорним паром та люцерною.

9. Урожай польових культур значною мірою залежав від кількості внесених мінеральних і органічних добрив, а також від попередників та місця культур в ланках сівозмін. Прибавка врожаю на удобрених варіантах досліду становила по озимій пшениці – 5,5-14,1 ц/га, ячменю – 6,5-11,8, кукурудзі – 9,9-14,4, цукрових буряках - 153, соняшника – 2,6-4,3 ц/га.

10. Введення в структуру посівних площ просапних культур сприяло значному підвищенню продуктивності як ланок сівозмін, так і сівозмін в цілому. Найбільший вихід кормових одиниць відмічався у ланці №5 з 75% зернових – 92,2 ц/га, а перетравного протеїну у ланці №6 з люцерною – 6,21 ц/га.

11. Виявлено покращання якості сільськогосподарської продукції на удобрених ділянках порівняно з не удобреними.

Вміст білка в зерні озимої пшениці на удобрених ділянках перевищував контроль на 9–13,6% від загального вмісту, а крохмалю в зерні ячменю – на 2-4,3%.

Вищий вміст білка та клейковини виявлено в зерні озимої пшениці після чорного пару, а в решти культур не встановлено суттєвої різниці в якісних показниках залежно від попередників.

12. Не встановлено підвищення значної кількості мікроелементів та нітратів, у рослинах при внесенні органічних і мінеральних добрив. Їх вміст у продукції знаходиться в межах допустимих концентрацій. Кількість нітратів у зерні різних культур коливалась в межах 18–40,4 мг/кг при ГДК – 300 мг/кг.

13. Незалежно від високих витрат на виробництво цукрових буряків, ланка сівозміни з цією культурою забезпечила одержання найбільшого умовного чистого прибутку – 3934 грн/га.

Внесення органічних добрив хоч і сприяло росту урожайності, проте економічні показники виробництва зерна при цьому знижувалися. Так, при внесенні 40 т/га гною під кукурудзу, рівень рентабельності становив – 38,6%, а на контролі – 72,5%, в зв’язку з меншими затратами на виробництво.

14. Енерговитрати значною мірою залежали як від структури ланок сівозмін, так і від внесення мінеральних і, особливо, органічних добрив.

Великі витрати енергії спостерігаються при застосуванні органічних добрив, що в кінцевому рахунку впливає на зниження енергетичної ефективності технологій виробництва сільськогосподарської продукції.

Співвідношення між одержаною і витраченою енергією з урахуванням її вмісту в основній і побічній продукції (Кее) було найвищим у ланці з багаторічними травами ( 7,4), що пояснюється низькими витратами енергії на їх вирощування.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. З метою раціонального використання ресурсів, найбільш економічним агроприйомом є удосконалення структури ланок сівозмін і системи удобрення в ланках сівозмін. Вони повинні бути динамічними і змінюватися з урахуванням динаміки ґрунтової родючості. У господарствах, які не мають можливості підвищувати потенціальну родючість ґрунту шляхом внесення органічних добрив, необхідно міняти набір культур у ланках сівозмін, зокрема зменшувати питому вагу просапних культур і збільшувати посівні площі багаторічних трав.

2. Для великих господарств, доцільно використовувати багатопільні сівозміни з широким набором культур в залежності від спеціалізації.

Зерно-паро-просапну сівозміну з 62,5% зернових та зерно-просапну сівозміну з 75% зернових слід застосувати у господарствах по відгодівлі свиней і птиці, так як вони мають високий вихід зерна 28,5 і 32,7 ц на 1 га сівозмінної площі, відповідно.

Зерно-трав’яну сівозміну з 25% люцерни і виходом перетравного протеїну 6,03 ц на 1 га сівозмінної площі, найдоцільніше застосувати у господарствах, що спеціалізуються на відгодівлі ВРХ, виробництві молока і яловичини у зв’язку з високим вмістом перетравного протеїну в кормовій одиниці.

3. У зв’язку з дефіцитом мінеральних добрив та високою їх вартістю, з метою біологізації землеробства і покращання екологічної рівноваги у системі ґрунт – рослина – людина слід ширше використовувати в сівозмінах бобові культури: горох, багаторічні трави, які найбільшою мірою сприяють отриманню високих урожаїв екологічно чистої сільськогосподарської продукції.

ПЕРЕЛІК ДРУКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

(Особистий внесок: проведення досліджень, аналіз результатів та написання статті)

2.

3.

4.

5.

6.