ІНСТИТУТ ЗЕМЛЕРОБСТВА

УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК

ШУВАР ІВАН АНТОНОВИЧ

УДК 631.452 : 631.582 (292.485)

НАУКОВІ ОСНОВИ ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ СІВОЗМІН ТА РОДЮЧОСТІ ҐРУНТУ В ТРАДИЦІЙНОМУ І БІОЛОГІЧНОМУ ЗЕМЛЕРОБСТВІ ЗАХІДНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

06.01.01 - загальне землеробство

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

Київ - 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Львівському державному аграрному університеті протягом 1989-1998 рр.

Науковий консультант: доктор сільськогосподарських наук, професор,

заслужений діяч науки і техніки України

Бегей Семен Васильович,

Львівський державний аграрний університет

Міністерства аграрної політики України

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Дегодюк Едуард Григорович, головний науковий

співробітник відділу агрохімії і фізіології рослин

Інституту землеробства УААН

доктор сільськогосподарських наук, професор

Смаглій Олексій Феодосійович, завідувач кафедри

агроекології Державного агроекологічного університету

Міністерства аграрної політики України

доктор сільськогосподарських наук, професор Борона

Володимир Пантелейович, завідувач

лабораторії гербології Інституту кормів УААН

Провідна установа: Уманський державний аграрний університет Міністерства

аграрної політики України, кафедра загального

землеробства, м. Умань

Захист відбудеться 22 лютого 2005 року о 10 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 27.361.01 при Інституті землеробства УААН

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту землеробства УААН за адресою: 08162, смт. Чабани Києво-Святошинського району Київської області, Інститут землеробства УААН

Автореферат розісланий 21 січня 2005 року

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради Л. О. Кравченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Збільшення виробництва сільськогосподарської продукції впродовж останніх десятиріч досягнено за рахунок інтенсифікації агротехнологій. За даними обліку на 01.1.1995 р. внаслідок порушення нормативної бази використання землі під ріллею в Україні перебуває 57,5 % загальної площі, або 79,5 % площі сільськогосподарських угідь (Созінов О. О. та ін., 1998; Сайко В. Ф., 2000).

Надмірне інтенсивне та не завжди науково обґрунтоване використання землі зумовило низку проблем, пов’язаних з деградацією ґрунтового покриву, забруднення навколишнього середовища, зниження якості продукції, що призводить до погіршення здоров’я населення.

Серед важливих завдань сучасної сільськогосподарської науки є науково обґрунтоване ведення землеробства, підвищення рентабельності і стійкості агрофітоценозів, отримання сталих врожаїв та продук-ції високої якості. Розв’язати його можна на основі удосконалення та освоєння сучасних зональних адаптивних систем землеробства, важливим елементом яких є сівозміни, створення принципово нових біотехнологій вирощуван-ня рослин із урахуванням особливостей їх взаємодії та післядії. Цей напрям набирає особливої ваги у зв’язку з тенденцією до скорочення в найближчі роки площі орних земель та підвищення продуктивності існуючих агроценозів.

Актуальність теми. Аналіз результатів досліджень та виробничої діяльності господарств західного Лісостепу України показав, що вони не завжди дотримуються основних екологічних вимог до систем землеробства, які, з одного боку, забезпечують одержання стабільно високих врожаїв, а з іншого – гарантують потрібну якість рослинницької продукції та охорону навколишнього природного середовища.

У зв’язку з дороговизною ресурсів, посиленням вимог щодо якості сільськогосподарської продукції набуває розвитку альтернативне біологічне землеробство, тому необхідно знаходити оптимальні варіанти з виходом на базові моделі, які гарантують енергозбереження, відтворення родючості ґрунту та охорону довкілля (Г. Кант, 1988, Е. Г. Дегодюк та ін., 1992; Ю. В. Манівчук, 1996; В. І. Кисіль, 2000 та ін.).

У традиційному землеробстві відомі наукові дослідження щодо підвищення продуктивності культур, сівозмін, поліпшення родючості грунту розроблено наукові рекомендації, проте залишається недостатньо вивчене питання системного підходу до агротехнологій, пов’язаних з комплексом робіт по обробітку грунту, удобренню і захисту рослин.

Перебудовчі процеси в Україні та перехід до ринкових відносин вимагають агроекологічного та біоенергетичного обґрунтування можливостей отримання сільськогосподарської продукції у сіяних агроекосистемах та визначення шляхів енерго- і ресурсозбереження без зниження їх продуктивності.

Проблема біологізації сільськогосподарського виробництва у зоні Західного Лісостепу вимагають нового підходу до вивчення структури посівних площ, насичення сівозмін багаторічними травами, зернобобовими культурами та проміжними посівами у поєднанні з внесенням достатньої кількості органічних та оптимально-мінімальних доз мінеральних добрив.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з тематичними планами досліджень Львівського ДАУ у відповідності до державних НТП УААН на 1991-1995 рр. „Продовольство-95” завдання „Розробити екологічно чисті заощаджуючі технології вирощування сільськогосподарських культур та відтворення родючості ґрунту” (номер державної реєстрації 0195U20223) та НТП УААН „Землеробство” на 1996-2000 рр., завдання 0.51.01.02 – „Розробити з урахуванням спеціалізації виробництва і різних форм власності на землю системи сівозмін, що забезпечать високу продуктивність культур і відтворення родючості грунтів у зонах Полісся і Лісостепу” (номер державної реєстрації 0196 U 018388).

Мета і задачі дослідження. Мета досліджень полягала у розробленні наукових основ біологізації землеробства для умов достатнього зволоження західного Лісостепу України, яка забезпечувала б високу продуктивність сівозміни (60-70 ц/га к. од.) і якість продукції, відтворення родючості темно-сірого опідзоленого грунту.

Для досягнення цієї мети поставлено такі завдання:

- дослідити вплив способів і глибини обробітку грунту під культурами у польовій сівозміні біологічного землеробства на зміну агрофізичних властивостей і водного балансу грунту;

- встановити вплив чинників біологізації землеробства на потенційну й актуальну забур’яненість посівів у полях сівозміни;

- виявити залежність мікробіологічної активності грунту та фітосанітарного стану сівозміни від чинників біологізації землеробства;

- вивчити закономірності зміни вмісту органічної речовини та фізико-хімічних властивостей грунту; вмісту і балансу елементів живлення рослин та гумусу у грунті, на основі чого розробити модель його родючості за умов біологізації землеробства;

- розробити науково обгрунтовані способи поліпшення якості вирощеної продукції за рахунок використання чинників біологізації землеробства;

- провести енергетичну та еконо-міч-ну оцінку сівозміни та визначити шляхи оптимізації біологічного землеробства.

Об’єкт дослідження: агроекологічні і біологічні чинники; онтогенетичні процеси формування і реалізації потенціалу продуктивності окремих культур та сівозміни в цілому; родючості грунту і якісних показників продукції залежно від агротехнологій.

Предмет дослідження: грунт як середовище для виробництва екологічно чистої продукції у польовій сівозміні біологічного землеробства сорти і гібриди культур, технології вирощування їх в основних та проміжних посівах.

Методи дослідження. 1) польовий – вивчення взаємодії об’єкта досліджень з біотичними і абіотичними чинниками; 2) лабораторні: а) хімічні – визначення хімічного складу ґрунту, рослин, зерна, бульб картоплі; б) морфофізіологічний – визначення біометричних параметрів рослин, розвитку конуса наростання за етапами органогенезу; в) мікробіологічні – оцінка мікробіоти ґрунту і взаємодії мікроорганізмів; 3) математичні – дисперсійний, регресійний, кореляційний аналізи, визначення вірогідностей, кластерний – для оцінки взаємодії досліджуваних показників; 4) статистичні; 5) розрахунковий – для оцінки економічної і енергетичної ефективності технологій вирощування культур.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у встановленні оптимальних параметрів і нормативних показників агрофізичних, фітосанітарних і біотичних властивостей темно-сірого опідзоленого грунту західного Лісостепу України стосовно традиційного і “біологічного” ведення землеробства з розробкою комп’ютерної програми управління родючістю грунту і продуктивністю сівозміни.

Вперше для західного Лісостепу України визначено видовий склад бур’янів та поширення в орному шарі дощових черв’яків, як одного з показників біологічної активності грунту за комплексного використання різноглибинного обробітку грунту за традиційного і “біологічного” ведення землеробства та встановлено підвищення окупності одиниці мінеральних добрив за умов максимального залучення в біологічний кругообіг біогенних елементів вторинної продукції рослинництва.

Практичне значення одержаних результатів. На основі результатів багаторічних досліджень на темно-сірому опідзоленому ґрунті західного Лісостепу України встановлено можливість застосування оптимально-мінімаль-них доз мінеральних добрив та перспективи насичення польової сівозміни культу-рами проміжного вирощування на сидерат, використанням подрібненої соломи зернових культур на добриво, диференційованим обробітком ґрунту і інтегрованим захистом посівів досягти поліпшення родючості ґрунту, продуктив-ності 1 га сівозмінної площі в межах 60- 65 ц кормових одиниць та збереження екологічної рівноваги в агроекосистемі.

Результати досліджень щодо оцінки продуктивності сівозміни і родючості грунту за умов біологізації землеробства, наукові положення, висновки і пропозиції увійшли до різних наукових рекомендацій, стали важливою складовою розробки комп’ютерної програми “Автоматизоване робоче місце агронома (АРМ ”Агронома”), впроваджуються на полях господарств різних форм власності на землю у підзоні західного Лісостепу України і є перспективними для всієї України та для підготовки фахівців у аграрних навчальних закладах освіти ІІІ-IV рівнів акредитації.

Наукові розробки автора знайшли практичне втілення у господарствах державної, колективної та приватної форм власності на землю Волинської, Івано-Франківської та Львівської областей загальною площею 16650 га.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним дослідженням автора. Здобувач безпосередньо брав участь в обґрунтуванні проблеми, розробленні схеми, визначенні мети та задач досліджень, методології їх проведення, узагальненні отриманих даних і їх математичної обробки, формулюванні наукових висновків роботи, а також пропаганді та впровадженні результатів досліджень у виробництво. В дисертаційній роботі автором використано із спільних наукових праць особисті ідеї і розробки.

Апробація результатів дисертації. Результати науково-дослідної роботи за темою дисертації доповідались щорічно (1990-2003 рр.) на звітних конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів Львівського ДАУ, обговорювались на семінарах, нарадах різного рівня, пропагувались у засобах масової інформації, використані у науковій і навчальній літературі, численних лекціях на курсах підвищення кваліфікації керівників та фахівців агропромислового комплексу.

Основні положення дисертації оприлюднені та обговорені на: міжнародних конференціях „Актуальні напрямки наукового забезпечення агропромислового комплексу західних районів УРСР” (Львів, 1990), „Еко-ло-гі-чні про-б-ле-ми зе-м-леробства” (Кам’янець-Подільский, 1990), „Фер-мер-с-т-во: вчо-ра, сьо-го-д-ні, зав-т-ра” (Львів, 1991, 1993), „Екологічні проблеми аграрного виробництва (Дніпропетровськ, 1992), „Актуальні економічні і соціальні проблеми західної України” (Львів, 1992), „Пр-о-б-л-еми укр-аї-нс-ьк-ого с-ела та з-ах-оди їх в-ир-іше-ння” (Стрий, 1992), „Еко-ло-го--лан-д-ша-ф-т-не ра-йо-нування, ро-з-ви-ток ада-п-ти-в-но-го ро-слинництва і виробництва екологічно чистої продукції” (Дніпропетровськ, 1992), „Су-ча-с--ні ме-то-ди до-слі-д-жень в аг-ро-но-мії” (Умань, 1993), „Системи і способи обробітку ґрунту в сівозміні і під окремі польові культури” (Полтава, 1994), „Проблеми коопе-рації в сільському господарстві” (Львів, -), „Укра-ї-на в сві-то-вих зе-ме-ль-них, про-до-во-ль-чих і кор-мо-вих ре-сур-сах і еко-но-мі-ч-них від-но-си-нах” (Він-ни-ця, 1995), „Сучасні проблеми реалізації земельної реформи в Україні” (Львів, 1995), „Селекція і технологія вирощування польових культур” (Кам’янець-Подільський, 1995), „Пробле-ми агропро-мис-ло-вого комплексу Ук-ра--ї-ни: стан і перс--пек-тиви” (Львів, 1996), „Проблеми реформування земельних відносин в умовах західного регіону України” (Львів, 1997), „Екологія і економіка” (Львів, 1997), присвяченій па-м’я-ті Є. Хра-п-ли-во-го „Те-о-рія і пра-к-ти-ка роз-ви-т-ку аг-ро-про-ми-с-ло-во-го ком-п-ле-к-су” (Львів, 1999), „Інформаційні ресурси та їх використання в агропромисловому виробництві України” (Київ, 1999), „Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання ґрунтових ресурсів” (Київ, 2000), „Регіональні проб-леми розвитку агро-про-мислового комплексу України: стан і перспективи вирішення” (Київ, 2000); „Аграрна освіта і наука на початку третього тисячоліття” (Львів, 2001), „Соціально-економічні проблеми природокористування та екології” (Миколаїв, 2001), „Еколого-економічні проблеми розвитку АПК” (Львів, 2002), „Біологічні науки і проблеми рослинництва (Умань, 2003), „Господарювання екологічними методами на основі збалансованого розвитку південно-східної Польщі (Жешів, 2003), „Динаміка наукових досліджень „2003” (Дніпропетровськ, 2003), „Наука і освіта „2004” (Дніпропетровськ, 2004), „Шляхи підвищення ефективності землеробства та родючості грунтів” (Одеса, 2004).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковано у 81 науковій праці, 33 з яких – у фахових виданнях ВАК України.

Обсяг та структура роботи. Дисертацію викладено українською мовою на 441 сторінці комп’ютерного набору і складається зі вступу, основної частини, яка включає 8 розділів, висновків і рекомендацій виробництву, списку використаних джерел, що містить 687 найменувань, із них – 74 латиницею та 20 додатків. Текст ілюстровано 80 таблицями, 12 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

(

Узагальнюються результати багаторічних досліджень з проблеми біологізації землеробства в Україні та за її межами. Аналітичний огляд літературних джерел свідчить, що біологічне землеробство в різних його формах у світовому землеробстві займає одне з чільних місць (Г. Кант, 1982, 1988; Ф. Шагі, 1986; G. Hamilton ,1987; K. Cook, 1987; W. Neuerburg / S. Padel ,1994; B. Bednarz, J. Bіaїej, M. Doіomisiewicz, 2003 ?а ін.). Недостатньо розвинені наукова і виробнича бази вимагають детального вивчення у кожній грунтово-кліматичній зоні можливостей отримання екологічно чистої сільськогосподарської продукції та збереження екологічної рівноваги навколишнього природного середовища.

Розділ 2. Умови та методика проведення досліджень

Дослідження проводили впродовж 1989-1998 рр. на дослідному полі кафедри загального землеробства Львівського державного аграрного університету та навчально-дослідного господарства „Дублянське” Жовківського району Львівської області на типовому для західного Лісостепу України темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті. Дослід закладено в 1989 році і він характеризується такими вихідними агрохімічними показниками: вміст гумусу за Тюріним 2,67-275%; рН KCl – 5,7-6,5 ; азоту, що легко гідролізується за Корнфілдом – 12,3-13,1; рухомого фосфору і обмінного калію за Чириковим відповідно – 5,2-9,3 і 2,6-4,5 мг на 100 г ґрунту.

Клімат зони західного Лісостепу України помірно-континентальний. Середня багаторічна кількість опадів становить 661 мм, а середньорічна температура повітря +7,4°С. Район проведення дослідження відноситься до зони достатнього зволоження.

Ґрунтовий покрив представлено в основному сірими, темно-сірими опідзоленими ґрунтами і чорноземами типовими опідзоленими.

Метеорологiчнi умови в роки дослідження були в цілому сприятливими для основних сільськогосподарських культур як за зволоженням, так i за температурним режимом. Посушливими виявились 1993-1995 рр., оскільки випало на 8,1-20,2 % опадів менше за середню багаторічну норму – 661 мм. У 1989 і 1994 роки середня річна температура повітря перевищила 9 0С, а у 1996 р. становила 6,4 0С порівняно до середньої багаторічної норми 7,4 0С. Перезволоженими були 1989 р. (785 мм), 1992р. (788 мм), 1997р. (770 мм) і 1998р. (915 мм). Найбільш наближені за зволоженням до середнього багаторічного показника 1990, 1991 і 1996 роки. Для проміжних посівів несприятливими виявилися: 1994 р – для озимого ріпаку та 1994/1995 рр. – для редьки олійної і гірчиці білої.

Розраховані коефіцієнти суттєвості (Kc) відхилень кількості атмосферних опадів від середніх багаторічних значень свідчать, що екстремальними виявилися умови у травні 1991 і 1997 рр., у червні 1998 р. і липні 1995 і 1998 рр. та у вересні 1992 р. (Кс =2). Температурні умови за роки досліджень максимально наближались до середніх багаторічних величин (Кс =0), за винятком серпня місяця 1992 року (Kc= 2).

Дослідження проводили за схемою тричинникового досліду (табл. 1). Розміщення варіантів впорядковане, повторення – триразове. Площа облікових ділянок у межах 50-286 м2.

Відповідно до схеми досліду (табл. 1) за органо-мінеральної системи удобрення (господарський контроль) вносили під культури сівозміни: 1) вико–вівсяна сумішка – N90P60K60, 2) пшениця озима – N120P80K100, 3) картопля – 60 т/га гною + N60P60K80, 4) ячмінь ярий – N40P40K60. За органічної системи удобрення (модель біологічного землеробства): 1) вико-вівсяна сумішка – N20Р30К30 + післяукісно редька олійна – N30 (під час сівби); 2) пшениця озима – 200 ц/га сидерату редьки олійної + N15Р40; післяжнивно гірчиця біла – 30 ц/га соломи + N15 (для загортання із соломою) + N40 (під час сівби); 3) картопля – 55 т/га гною + 200 ц/га сидерату гірчиці білої + N20Р40К40; 4) ячмінь ярий – Р40 + післяжнивно ріпак озимий – 30 ц/га соломи + N15 (для загортання із соломою) + N20Р30К30 + N30 (весняне підживлення); 5) кукурудза на силос – 55 т/га гною + 300 ц/га сидерату ріпаку озимого + N30Р60.

Дози щорічного внесення добрив на 1 га сівозмінної площі в середньому становили: на господарському контролі – 24 т/га гною + N86P64K84, у варіанті моделі біологічного землеробства – 24 т/га гною + N47P46K20.

Вивчення систем обробітку ґрунту включало 3 варіанти: 1. Традиційна оранка під усі культури: під вико-вівсяну сумішку, пшеницю озиму, ячмінь ярий на 20-22 см, картоплю – 25-27 см, кукурудзу на силос – 24-26 см, редьку олійну, гірчицю білу і ріпак озимий – 16-18 см. 2. Чизельне розпушування під основні і проміжні культури на таку ж глибину як у варіанті 1, 3. Один раз за ротацію сівозміни ярусна оранка на 25-27 см під картоплю, а під решту культур мілка оранка на: 18-20 см під вико-вівсяну сумішку, пшеницю озиму і ячмінь ярий, 14-16 см – редьку олійну і ріпак озимий, 12-14 см гірчицю білу, 16-18 см – кукурудзу на силос.

Захист рослин включав такі варіанти: 1. Без захисту (контроль); 2. Біологічний захист (обробка насіннєвого матеріалу): лепідоцид (1,5-3,0 кг/га) у полі пшениці озимої, бітоксибацилін (2,5 кг/га) у полі картоплі, лепідоцид (1,0-1,5 кг/га) у полі ячменю ярого; 3. Хімічний захист: діален (1,9-2,5 кг/га) у полі пшениці озимої і (1,7-2,0 кг/га) у полі ячменю ярого та тілт (0,5 кг/га) в обох полях, зенкор (1,0-1,5 кг/га) у полі картоплі; діален (1,9-2,5 кг/га) у полі кукурудзи.

Виробничі досліди з вивчення біологічної системи землеробства у польовій сівозміні проводили в господарствах західного Лісостепу України з аналогічними грунтово-кліматичними умовами.

Спостереження, обліки, біометричні виміри і аналізи проводили за загальноприйнятими методиками агрофізичних, агрохімічних і біологічних досліджень: гранулометричний і мікроагрегатний склад ґрунту – за Н.А. Качинським; структурно-агрегатний склад і водотривкість агрегатів – за М.І. Саввіновим; вологість грунту – ваговим методом (С. А. Вадюніна, З. А. Корчагіна, 1986), запаси доступної вологи – розрахунковим методом (Доспєхов Б. О., Васильєв І. П., Туліков А., М., 1977); максимальну гігроскопічність – за методом А.В. Ніколаєва; кількість кореневих решток – за методом Н. З. Станкова; потенційну забур’яненість – методом відмивання проби ґрунту, відібраної буром Калентьєва (Б. О. Доспєхов, 1985); актуальну забур’яне-ність – кількісно-ваговим методом; біологічну активність ґрунту – методом аплікацій за В. І. Штатновим; чисельність основних груп мікроорганізмів – за Д. Г. Звягінцевим, 1987; чисельність дощових черв’яків (Методика стаціонарного вивчення грунтів, 1977); гумус – за Тюріним в модифікації Нікітіна; рН – у сольовій витяжці за Каппеном; суму ввібраних основ – за Каппеном-Гільковіцем; азот, що легко гідролізується – за методом Корнфілда; рухомий фосфор і обмінний калій – за Чіріковим; поживну цінність врожаю – за М. М. Карпусь тв ін., 1988; якісний склад кореневих решток за загальноприйнятою методикою (Инструкция для лабораторий Государственной агрохимической службы по анализам кормов, 1978); вміст нітратів – за Почінком-Грісу.

Таблиця 1

Схема тривалого польового досліду з вивчення біологічної системи землеробства на темно-сірому опідзоленому ґрунті західного Лісостепу України (дослідне поле Львівського ДАУ)

Варіант

досліду | Культура сівозміни за схемою чергування: | Середнє

сівозмінне

навантаження

поле І | поле ІI | поле ІII | поле ІV | поле V

вико-вівсяна

сумішка | редька

олійна* | пшениця

озима | гірчиця

біла* | картопля | ячмінь

ярий | ріпак

озимий* | кукурудза

на силос

Чинник А

(система удобрення)

1. Органо-мінеральна

(господарський контроль) | N90P60K60– | N120P80K100– | 60 т/га гною +

N60P60K80N40P40K60– | 60 т/га гною +

N120P80K12024 т/га гною +N86P64K84

2. Органічна – модель біологічного землеробства | N20P30K30N3010 т/га гною

+ 200 ц/га

сидерату редьки олійної + N15P4030 ц/га

соломи + N15+N4055 т/га гною +

200 ц/га сидерату гірчиці білої + N20P40K40P3030 ц/га соломи + N15 + N20P30K30

+ N3055 т/га гною + 300 ц/га сидерату ріпаку озимого + N30P6024 т/га гною +N47P46K20 +

14 т/га сидерату

+1,2 т/га соломи

Чинник Б

(обробіток грунту)

1. Загальноприйнятий (контроль)

2. Чизельний

3. Комбінований |

20–22**

20–22

18–20 |

16–18

16–18

14–16 |

20–22

20–22

18–20 |

16–18

16–18

12–14 |

25–27

25–27

25–27 |

20–22

20–22

18–20 |

16–18

16–18

14–16 |

24–26

24–26

16–18––

Чинник В

(захист рослин)

1. Без захисту (контроль)–––––––

2. Біологічний– | Лепідоцид

1,5–3,0 кг/га | Бітоксибацилін

2,5 кг/га | Лепідоцид

1,0–1,5 кг/га– | біопрепарати

1,0-1,4 кг/га

3. Хімічний– | Діален

1,9–2,5 л/га;

Тілт 0,5 л/га | Зенкор

1,0–1,5 кг/га | Діален

1,7–2,0 л/га;

Тілт 0,5 л/га | Діален

1,9–2,5 л/га | гербіциди

1,3-1,7 л/га

фунгіцид

0,2 л/га

Примітка. * – культури у проміжних посівах вирощують на сидерат; ** – глибина (см) основного обробітку ґрунту у варіантах: загальноприйнятого (контроль) – оранка плугами ПЛН-4-35, чизельного – обробіток ПЧ-2,5, комбінованого – оранка ПЯ-3-35.

Облік врожаю виконували поділянково. Розрахунок продуктивності сівозміни здійснено за виходом основної і побічної сільськогосподарської продукції на 1 га ріллі. Математичний аналіз отриманих результатів досліджень математично опрацьовано на ПЕОМ методом дисперсійного, кореляційного і регресійного аналізів для багаточинникового досліду за Б.О. Доспєховим (1985) з використанням комп’ютер-ної програми „Statistica 5.0”.

Економічну оцінку продуктивності польової сівозміни – за загальноприйнятою методикою – за витратами на 1 га, сумарним прибутком, собівартістю 1 ц к.о., рівнем рентабельності. Енергетичну ефективність – за (Методические рекомендации по биоэнергетической оценке севооборотов и технологий выращивания кормовых культур, Москва, 1989).

Розділ 3. Агрофізичні властивості та водний режим ҐРУНТУ

Серед важливих агрофізичних показників родючості і окультурення грунту чільне місце займає його структурний стан. Нами встановлено закономірність щодо поліпшення структурного стану темно-сірого опідзоленого грунту як за першу, так і за другу ротації сівозмін. Найбільш яскраво виражена вона за органічного фону удобрення грунту. Агрономічно цінних структурних агрегатів (7-0,25 мм) на господарському контролі найбільше отримано в середньому у варіанті комбінованого обробітку ґрунту в шарах 0-20 см – 70,0% і 20-40 см – 70,0%, що відповідно на: 0,35 % більше, ніж у варіантах чизельного і загальноприйнятого (контроль) обробітку ґрунту. Коефіцієнт структурності у варіанті загальноприйнятого обробітку (контроль) й чизельного в орному (0-20 см) і підорному (20-40 см) шарах за загальноприйнятої системи ведення землеробства у середньому був практично однаковий – 2,31, за комбінованого обробітку ґрунту – тенденція до збільшення – 2,34. У варіанті моделі біологічного землеробства внаслідок насичення ґрунту свіжими органічними речовинами кількість структурних агрегатів у дослідних шарах становила 69,7 і 69,3 %, що було на 1,78 і 1,39% більше, ніж на господарському контролі. Коефіцієнт структурності має аналогічну закономірність – становить в орному і підорному шарах ґрунту 2,31 і 2,27, або на 0,17 і 0,14 перевищує контрольний фон.

За органічної системи удобрення кількість неструктурних частинок менше 0,25 і більше 10 мм становила: в орному шарі – 30,3 %, у підорному – 30,7%, що на 1,77 і 1,39 % менше, ніж на господарському контролі.

За умов біологізації землеробства внаслідок використання на добриво соломи та зеленої маси сидератів кількість водотривких агрегатів на час збирання врожаю в орному (0-20 см) і підорному (20-40 см) шарах в середньому досягла 79,7 % (коефіцієнти структурності 2,59), або збільшилась порівняно до показників на час сівби культур відповідно на 9,97 і 10,3 %; на господарському контролі – відповідно 76,2 % (коефіцієнти структурності 2,36), або збільшилась на 8,46 і 8,12 %.

Найбільша кількість водотривких агрегатів на обох фонах удобрення була у варіанті комбінованого обробітку ґрунту в орному і підорному шарах: на органічному фоні – 62,6 %, на господарському контролі – 59,7%.

Середні показники щільності, отримані у сівозміні за дві ротації показали, що темно-сірий опідзолений легкосуглинковий грунт західного Лісостепу України з роками його ефективного використання має здатність до зменшення цього показника, причому за умов біологізації землеробства вона максимальна наближена до оптимуму і в середньому на 3,0-7,3% меша, ніж на господарському контролі. Найсприятливіші умови для зменшення щільності ґрунту не залежно від фону удобрення встановлено у варіанті комбінованого обробітку – 1,29-1,30 і 1,27-1,26 г/см3. У верхніх (0-10 і 10-20 см) частинах орного шару встановлено зміни загальної шпаруватості на господарському контролі у варіантах загальноприйнятого і чизельного обробітку грунту. У них різниця показників між періодами сівби і збирання перевищує 5%, а на органічному фоні удобрення – понад 4%. За умов біологізації землеробства у варіантах обробітку ґрунту в шарі 0-30 см показники капілярної шпаруватості були близькі між собою: у варіанті загальноприйнятого обробітку (контроль) – 31,5 %, чизельного і комбінованого – 33,5%. Найвищі показники капілярної шпаруватості на господарському контролі за загальноприйнятого і чизельного обробітку ґрунту були у верхньому (0-10 см) шарі – 30,9-33,0%, за комбінованого обробітку ґрунту шпаруватість значно краще вирівняна в усьому профілі орного шару і вища порівняно з іншими. За органічної системи удобрення капілярні пори краще пронизують орний шар грунту в усіх варіантах обробітку, ніж на господарському контролі, особливо у варіанті комбінованого обробітку ґрунту, де вона найвища – 32,5-33,8%, що пов’язано з використанням вторинної продукції рослинництва.

Грунт представляє собою дисперсне пористе тіло, завдяки чому воно сорбує значну кількість рідкої і пароподібної вологи. В середньому за роки першої ротації сівозміни польова вологість орного шару грунту на обох фонах удобрення була у межах 15,9-17,1%, за роки другої – 16,7-17,9%. У метровому шарі грунту цей показник зріс до 20,2% за роки першої та до 21,4% за роки другої ротацій сівозміни. Достатні запаси ґрунтової вологи зменшують залежність урожаїв від кількості опадів впродовж вегетаційного періоду. Водний режим грунту впливає на інші важливі агрономічні властивості – режим живлення, повітряний і тепловий режими, а також перебіг біологічних процесів у ґрунті. У середньому за дві ротації сівозміни запаси продуктивної вологи на час сівби культур на господарському контролі за загальноприйнятого обробітку ґрунту в орному шарі становили 64,4 мм, у метровому – 296, за чизельного – вони збільшились відповідно на 5 і 6%, за комбінованого – на 3 і 5%; за умов біологізації землеробства, внаслідок збільшення в орному шарі кількості органічних речовин та поліпшення показників його родючості, відповідно – на контролі 65,0 і 309 мм, збільшення за чизельного обробітку на 5 і 4%, за комбінованого – на 3 і 4%.

Отже, можна констатувати, що додаткове введення в систему удобрення сидератів і вторинної продукції рослинництва та різноглибинний обробіток грунту створюють умови для збільшення кількості продуктивної вологи в орному і метровому шарах грунту до 4-5%, що відіграє роль стабілізуючого фактору за екстремальних погодних умов середовища вегетаційного періоду.

За умов біологізації землеробства (24 т/га гною + N47Р46К20 оптимально-мінімальні дози мінеральних добрив під культури в середньому на 1 га сівозмінної площі + сидерати + солома зернових культур порівняно до господарського контролю – 24 т/га гною + N86Р64К84) можна досягти оптимальних параметрів будови орного шару застосуванням різноглибинного основного обробітку ґрунту: загальноприйнятий обробіток ґрунту (контроль) – оранка плугами ПЛН-4-35, чизельний – обробіток ПЧ-2,5, комбінований – оранка ПЯ-3-35. Найбільшої гомогенності орного шару досягається у варіанті комбінованого обробітку ґрунту за обох систем удобрення (рис. 1).

Розділ 4. Потенційна і актуальна забур’яненість у полях сівозміни

Проведеними дослідженнями впродовж двох ротацій (1989-1998 рр.) сівозміни встановлено, що системи удобрення, обробітку ґрунту і захисту рослин мають певний вплив на потенційну і актуальну забур’яненість посівів.

На початку досліджень на господарському контролі та за моделі біологічного землеробства в орному шарі грунту нараховували практично однакову кількість схожого насінин бур’янів (36,7 тис. шт./м2 ).

На господарському контролі за хімічного захисту посівів від бур’янів в кінці другої ротації сівозміни в орному шарі налічувалось 23,9 тис. шт./м2 насінин; за чизельного обробітку відповідно на 9,4 тис. шт./м2 (7,1%) насінин бур’янів більше, де середньорічний темп зменшення – 4,5%. У варіанті біологічного захисту рослин цей показник займає проміжне місце між контролем та хімічним захистом. Найменшу кількість схожого насіння бур’янів встановлено на фоні комбінованого обробітку грунту та хімічного захисту посівів – 13,4 тис. шт./м2 (37,1%), за загальноприйнятого обробітку (контроль) – відповідно на 27,4%, за чизелювання – на 26,1% менше.

За моделі біологічного землеробства у варіанті комбінованого обробітку грунту і хімічного захисту посівів на кінець другої ротації сівозміни в орному шарі налічувалось 16,0 тис. шт./м2 насінин бур’янів, що на 29,5% менше, ніж у кінці І-ої і на 55,6% менше порівняно до початкового показника (1989 р.). За загальноприйнятого обробітку грунту (контроль) його налічувалось відповідно – 29,7% і 49,0%, у варіанті чизельного обробітку відповідно 24,6% і 44,3%. На контролі (без захисту посівів) та у варіанті біологічного захисту посівів від бур’янів різниця потенційної забур’яненості була відповідно на 3,1 і 2,9 тис. шт./м2 вищою, ніж у варіанті хімічного захисту.

У західних областях України налічується до 400 видів бур’янів, але в основному засмічують посіви 38 видів, а в окремих полях сівозміни часто переважають 10-12 видів, а іноді навіть 3-5. При цьому встановлено, що бур’яни мають високу здатність пристосування до агротехнічних умов вирощування культури, їм притаманна суттєва мінливість у часі залежно від культури, зони, агрофону та ін. (Ступаков В. П., 1968; Бабич А. О., Борона В. П., 1986 ).

На початку досліджень під час першого підрахунку кількості схожих бур’янів встановлено, що на господарському контролі за загальноприйнятого обробітку грунту (контроль) в середньому зійшло 62,2 шт./м2 бур’янів, за чизельного – 82,3 і комбінованого – 59,5 шт./м2. На органічному фоні удобрення цей показник на контролі і у варіанті чизельного обробітку перевищував на 4,8 і 1,6% показник на господарському контролі, а за комбінованого обробітку – на 12,4% був меншим.

Встановлено, що запровадження елементів біологічного землеробства на темно-сірому опідзоленому грунті західного Лісостепу України уможливлює вагоме зменшення актуальної забур’яненості посівів у сівозміні. На першому місці виступає чинник комбінованого обробітку грунту і хімічного захисту посівів на обох фонах удобрення – 28,8 і 26,8 шт./м2. При цьому на органічному фоні удобрення поєднання біологічних методів із хімічними підсилює цей вплив, де в порівнянні між ротаціями показник зменшення становить 42,0-45,2%, а на господарському контролі – 37,6-40,0% (рис. 2).

За умов біологізації землеробства на фоні різних обробітків грунту та захисту рослин формується характерний агрофітоценоз, в якому переважають слаборозвинені біологічні групи малорічних бур’янів, порівняно до господарського контролю. Чисельність і маса окремих видів багаторічних і малорічних бур’янів зменшується залежно від досліджених чинників.

У варіанті моделі біологічного землеробства вирощуванням проміжних культур (редька олійна, гірчиця біла, ріпак озимий) на сидерат, застосуванням комбінованого обробітку ґрунту та інтегрованого захисту рослин досягнено практично такого ж рівня зменшення забур’яненості як на господарському контролі.

Розділ 5. Характер зміни родючості ґрунту залежно від його обробітку, удобрення і захисту рослин в польовій сівозміні

Вміст у ґрунті органічних речовин – важливий показник його родючості. Вони покращують хімічні, фізико-хімічні, фізичні, теплові, технологічні властивості ґрунту та його біологічну активність. Науково обґрунтоване чергування сільськогосподарських культур у сівозміні з проміжними посівами сприяє значному збільшенню кількості біомаси у грунті.

Кількість органічних речовин в орному шарі грунту в середньому за роки дослідження була різною і залежала в основному від сільськогосподарської культури і системи удобрення в сівозміні (табл. 2).

Таблиця 2

Нагромадження кореневих і післяжнивних решток в орному (0-30 см) шарі грунту

основними культурами сівозміни в середньому за 1989-1998 рр., ц/га повітряно-сухої маси

Варіант | Культура сівозміни | Середнє в сівозміні

система удобрення | обробіток ґрунту | захист рослин | вико-вівсяна сумішка | пшениця озима | картопля | ячмінь ярий | кукурудза

на силос

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Органо-мінеральна (господарський контроль) | Загальноприйнятий (контроль) | 1* | 45,8 | 39,3 | 19,6 | 35,7 | 35,7 | 35,7

2 | 46,2 | 39,7 | 20,1 | 36,3 | 36,3 | 36,3

3 | 46,9 | 40,5 | 20,9 | 37,1 | 37,1 | 37,1

Чизельний | 1 | 44,9 | 38,6 | 18,8 | 35,0 | 35,0 | 35,0

2 | 45,3 | 39,1 | 19,5 | 35,6 | 35,6 | 35,6

3 | 46,0 | 39,8 | 20,2 | 36,4 | 36,4 | 36,4

Комбіно-ваний | 1 | 45,9 | 39,8 | 20,2 | 36,2 | 36,2 | 36,2

2 | 46,4 | 40,3 | 21,0 | 36,9 | 36,9 | 36,9

3 | 47,2 | 41,2 | 22,0 | 38,1 | 38,1 | 38,1

Середнє на органо-мінеральному фоні удобрення | 46,1 | 39,8 | 20,3 | 37,0 | 38,7 | 36,4

Органічна – модель біологічного землеробства | Загально-прийнятий

(контроль) | 1 | 45,9 | 39,6 | 19,8 | 36,0 | 36,0 | 36,0

2 | 46,3 | 39,9 | 20,5 | 36,7 | 36,7 | 36,7

3 | 47,1 | 41,0 | 21,8 | 37,9 | 37,9 | 37,9

Чизельний | 1 | 44,8 | 38,8 | 19,1 | 35,3 | 35,3 | 35,3

2 | 45,2 | 39,3 | 19,9 | 36,0 | 36,0 | 36,0

3 | 45,9 | 40,2 | 20,9 | 37,0 | 37,0 | 37,0

Продовження табл. 2

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

Комбінований | 1 | 46,1 | 40,2 | 21,2 | 36,8 | 36,8 | 36,8

2 | 47,0 | 40,9 | 22,2 | 37,9 | 37,9 | 37,9

3 | 47,8 | 42,0 | 23,1 | 39,0 | 39,0 | 39,0

Середнє на органіч-ному фоні удобрення | 46,2 | 40,2 | 20,9 | 37,9 | 39,4 | 36,9

НІР05, ц/га для: удобрення

обробітку

захисту | 0,43-0,79 | 0,32-1,77 | 0,28-0,54 | 0,17-0,91 | 0,21-0,58

0,38-0,65 | 0,26-1,44 | 0,23-0,50 | 0,14-0,74 | 0,17-0,47

0,43-0,79 | 0,32-1,77 | 0,28-0,54 | 0,17-0,91 | 0,21-0,38

* Варіант захисту рослин: 1 – без захисту (контроль), 2 – біологічний захист, 3 – хімічний захист

Сільськогосподарські культури польової сівозміни за обох систем удобрення залишали в орному шарі ґрунту в середньому практично однакову кількість кореневих і післяжнивних решток: найбільше – вико-вівсяна сумішка (46,2 ц/га), найменше – картопля (20,5 ц/га повітряно-сухої маси). Однак, за умов біологізації землеробства відмічено тенденцію до збільшення кількості органічних решток, залишених у ґрунті сільськогосподарськими культурами, порівняно до господарського контролю. За обох систем удобрення у варіанті комбінованого обробітку ґрунту і хімічного захисту рослин встановлено закономірність до зростання кількості органічних решток порівняно до загальноприйнятого обробітку ґрунту (контроль) і варіанті без захисту посівів (контроль).

За моделі біологічного землеробства до орного шару грунту надійшло в середньому за рахунок вирощування на сидерат рослин озимого ріпаку – 78,0 ц/га, редьки олійної – 61,1 ц/га, гірчиці білої 53,7 ц/га повітряно-сухої органічної маси (табл. 3). За загальноприйнятого обробітку ґрунту (контроль) в орному шарі ґрунту зосереджувалось у середньому на 1 га сівозмінної площі 38,4 ц повітряно-сухих органічних решток, а за комбінованого – закономірне збільшення їх на 2,8% порівняно до контролю.

Таблиця 3

Нагромадження біомаси культурами проміжних посівів в орному шарі грунту за умов біологізації землеробства в середньому за 1989-1998 рр., ц/га повітряно-сухої маси

Варіант обробітку

грунту | Культура проміжного вирощування у сівозміні | Разом

у сіво-

зміні, ц | На 1 га сівозмін-ної площі, ц | ± до контролю | редька олійна | гірчиця біла | ріпак

озимий | ц/га | % | Загальноприйнятий (контроль) | 60,8 | 53,1 | 78,0 | 192 | 38,4–– | Чизельний | 59,8 | 52,7 | 76,4 | 189 | 37,8 | -0,6 | -1,5 | Комбінова-ний | 62,8 | 55,3 | 79,7 | 198 | 39,5 | +1,1 | +2,8 | Середнє на органічному фоні удобрення | 61,1 | 53,7 | 78,0 | 193 | 38,6–– | НІР05, ц/га | 0,26-0,57 | 0,13-0,94 | 0,31-0,47 |

Впродовж двох ротацій встановлено, що у польовій сівозміні за моделі біологічного землеробства, де культури проміжних посівів на сидерат займають 60% сівозмінної площі, кількість органічної маси, що надходить до орного шару грунту, значно зростає. До орного шару грунту тут надійшло за рахунок сидератів і вторинної продукції рослинництва 737 ц, або в середньому 147 ц повітряно-сухої біомаси рослин на 1 га сівозмінної площі, що вдвічі більше, ніж на господарському контролі.

За обох систем удобрення у варіанті комбінованого обробітку і хімічного захисту рослин встановлено закономірність до нагромадження в орному шарі грунту найбільшої кількості повітряно-сухої біомаси рослин на 1 га сівозмінної площі – відповідно 76,1 і 156 ц.

При визначенні впливу факторів на біологічну активність грунту встановлено, що через 10 років дослідження інтенсивність дихання на органічному фоні удобрення у варіантах обробітку становила 129, 135 і 139 мг СО2 /кг грунту, або була вищою порівняно до аналогічних варіантів на господарському контролі – відповідно на 38,7, 38,8 і 41,2 %. Через 90 днів на господарському контролі кількість виділеного СО2 в орному шарі у варіанті загальноприйнятого обробітку грунту (контроль) досягла 122, чизельного – 128, комбінованого – 130 мг СО2 /кг ґрунту.

Встановлено закономірність до збільшення кількості дощових черв’яків на органічному фоні удобрення, зокрема у варіантах обробітку ґрунту. За загальноприйнятого обробітку їх налічувалось 168, чизельного – 170 і комбінованого –171 шт./м2, або відповідно на 26,6, 27,7 і 19,6% більше,