МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ АГРОЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІЩУК ОКСАНА ВАСИЛІВНА

УДК 504.73:631.95:633.111(477.41/.42)

ЕКОЛОГІЧНА ТОЛЕРАНТНІСТЬ ПШЕНИЦІ ЯРОЇ (TRITICUM AESTIVUM L.)

В АГРОФІТОЦЕНОЗАХ ПОЛІССЯ

03.00.16. – екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Житомир – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному вищому навчальному закладі ”Державний агроекологічний університет”

Науковий керівник – кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Борисюк Борис Васильович,

Державний агроекологічний університет,

доцент кафедри загальної екології

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Веремеєнко Сергій Іванович,

Національний університет водного господарства та

природокористування,

декан факультету екології та природокористування

доктор біологічних наук, професор, академік УААН

Патика Володимир Пилипович,

Інститут мікробіології і вірусології

ім. Д. К. Заболотного НАН України,

завідувач відділу фітопатогенних бактерій

Захист відбудеться “10” жовтня 2007 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 14.083.01 у Державному агроекологічному університеті Міністерства аграрної політики України за адресою: вул. Старий бульвар, 7, м. Житомир, 10008.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного агроекологічного університету за адресою вул. Старий бульвар, 7, м. Житомир, 10008.

Автореферат розісланий “5” вересня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Побірський М.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Одним із шляхів максимальної реалізації потенціалу продуктивності сортів м’якої і твердої пшениці та стабілізації виробництва продовольчого зерна в Україні є впровадження у виробництво регіонально адаптованих технологій вирощування цієї культури (М.В. Зубець та ін., 2004). Основні площі пшениці ярої зосереджені на Півдні та Сході України. Водночас у зв’язку зі зміною клімату та використанням нових сортів адаптивних до агроекологічних умов пшениця яра може давати на Поліссі високі врожаї. Головна проблема вирощування пшениці ярої в зоні Полісся пов’язана з низькою родючістю ґрунту, яка зумовлена незадовільними агрохімічними, агрофізичними і біологічними властивостями (висока кислотність ґрунту, ущільнення, незадовільні повітряний та водний режими і т.д.). В останні 25-30 років науковці значну увагу приділяють розробці та вдосконаленню основних технологічних операцій вирощування пшениці ярої. Проте обсяг і якість врожаю пшениці ярої залежить тільки в певній мірі від рівня агротехніки, застосування добрив тощо (А.І. Бараєв, 1965, 1974, 1975; М.В Зубець, 2004). Здебільшого ці показники визначаються ступенем її екологічної толерантності до абіотичних і біотичних факторів навколишнього середовища. У відношенні до дії різних екологічних факторів кожний вид (сорт) має певні межі толерантності або так звані зони оптимальних, мінімальних і максимальних значень параметрів.

За будь-яких економічних обставин для ефективного ведення зернового господарства в Україні є необхідність пошуку нових, більш раціональних шляхів підвищення врожаю, в основу яких покладена агроекологічна оцінка впливу та максимальне врахування природних чинників, що визначають продуктивність пшениці, а також управління антропогенними процесами для встановлення оптимальних параметрів. Реалізація цієї концепції дозволить практично забезпечити сталі та високі збори врожаю пшениці ярої в умовах Полісся.

Зв’язок роботи з науковими програмами. Дисертаційну роботу виконано згідно з планом науково-дослідної роботи відділу алелопатії Національного ботанічного саду НАН України ”Фізіолого-біохімічні основи формування композицій та адаптації вищих рослин до алелопатично-активних сполук” розділу ІІІ „Взаємодія інтродукованих видів рослин з ризосферними мікроорганізмами” (шифр теми 2.3.7.334) і НТП „Землеробство” підпрограми „Системи землеробства в зоні Лісостепу та Полісся” (номер державної реєстрації 0106U0009283).

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження – теоретичне обгрунтування, розробка науково-методичних засад і практичних заходів щодо оцінки ступеня толерантності Tritiсum aestivum L. на прикладі сорту Печерянка до агроекологічних умов Полісся України, агрометеорологічних ресурсів та едафічних факторів дерново-підзолистого супіщаного ґрунту, збереження екологічного стану агроекосистем та підвищення їх продуктивності.

Завдання дослідження:

· оцінити екологічну толерантність пшениці ярої сорту Печерянка до агрофізичних факторів дерново-підзолистого супіщаного ґрунту (щільності складення, запасів продуктивної вологи);

· оцінити екологічну толерантність пшениці ярої до еколого-агрохімічних факторів дерново-підзолистого супіщаного ґрунту (елементів мінерального живлення);

· вивчити основні таксономічні і еколого-трофічні групи мікроорганізмів в ризосфері пшениці ярої сорту Печерянка та біологічну активність ґрунту;

· визначити рівні продуктивності та показники якості зерна пшениці ярої сорту Печерянка;

· оцінити вплив технологічних операцій вирощування пшениці ярої сорту Печерянка за біологічними, агрофізичними і агрохімічними показниками.

Об’єкт дослідження – ґрунтові процеси та процеси формування морфо-фізіологічних адаптацій у рослин пшениці ярої сорту Печерянка в умовах Полісся України.

Предмет дослідження – способи обробітку ґрунту, мінеральні добрива, ґрунтові мікроорганізми, рухомі сполуки фосфору, азот, калій, пшениця яра.

Методи досліджень -

· польовий метод – вивчення впливу деяких агрозаходів на мікробіологічні, агрофізичні та еколого-агрохімічні властивості ґрунтової системи, кількісні показники продуктивності пшениці ярої;

· лабораторний метод _визначення кількісних і якісних характеристик об’єктів досліджень фізико-хімічними, хімічними, мікробіологічними методами;

· статистичний _встановлення вірогідності отриманих результатів, функціональних залежностей між різними чинниками і процесами на основі регресивного, дисперсійного методів аналізу.

Наукова новизна. У результаті аналізу та узагальнення експериментальних даних вперше для умов Полісся визначені оптимальні параметри агроекологічних факторів у реалізації біологічного потенціалу пшениці ярої сорту Печерянка, що дозволило оптимізувати систему агротехнологічних заходів для отримання стабільного врожаю і поліпшення якості зерна цієї культури. Зроблено оцінку органо-мінеральній, мінеральній системам удобрення на дерново-підзолистому супіщаному ґрунті під пшеницею ярою. Вперше проведено комплексне дослідження мікробного ценозу ризосфери пшениці в дерново-підзолистому супіщаному ґрунті та розроблена бальна оціночна шкала урожайності, що є критерієм адаптивності сорту в умовах Полісся.

Практичне значення одержаних результатів. Рекомендовано найбільш ефективний еколого-енергоощадливий спосіб обробітку ґрунту та норми мінеральних добрив в оптимізації основних факторів життя для рослин пшениці, збереження родючості ґрунту та одержання високих і сталих врожаїв.

Вперше в результаті визначення меж інтервалів значень агроекологічних факторів дозволило і дозволяє об’єктивно оцінити рівень агротехнологічних заходів при вирощуванні пшениці ярої сорту Печерянка.

Результати досліджень пройшли виробничу перевірку на землях науково-дослідного господарства “Грозинське” Інституту сільського господарства Полісся УААН.

Особистий внесок здобувача. Дисертант брав безпосередню участь у розробці програми і методики досліджень, особисто провів польові, лабораторні та інші експериментальні дослідження, статистичну обробку отриманих результатів, узагальнив результати досліджень, провів їх систематизацію, сформулював основні положення дисертаційної роботи, висновки, підготовив рекомендації для виробництва.

Апробація результатів роботи. Результати досліджень, основні положення і висновки доповідались, обговорювались і були опубліковані в матеріалах Міжнародної конференції “Фітопатогенні бактерії. Фітонцидологія. Алелопатія” (м. Київ, 2005 р.); Міжнародної науково-практичної конференції “Технологічні та агроекологічні аспекти сільськогосподарського виробництва” (м. Львів, 2006 р.), а також на засіданнях методичної комісії Державного агроекологічного університету.

Публікації. За матеріалами досліджень дисертантом опубліковано 11 наукових праць, з яких 7 (одна особиста) _у фахових виданнях ВАК України.

Структура дисертації. Загальний обсяг дисертаційної роботи – 186 сторінок комп’ютерного набору, з них 151 – основного тексту. Дисертація складається зі вступу, семи розділів, висновків, рекомендацій для виробництва та додатків. Робота містить 21 таблицю, ілюстрована 82 рисунками. В додатку вміщено 14 таблиць і акт виробничої перевірки науково-дослідних робіт. У переліку літератури 250 найменувань, у тому числі 17 латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі дано загальну характеристику роботи, розкрито ступінь і стан наукової проблеми та її значення, обґрунтовано актуальність теми, поставлені мета та завдання дослідження, розкрито наукову новизну та практичне значення результатів дослідження, охарактеризовано об’єкти та методи досліджень.

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

У розділі наведено аналіз результатів досліджень вітчизняних та зарубіжних вчених щодо проблем вирощування пшениці ярої, формування її продуктивності під впливом агрометеорологічних і едафічних факторів навколишнього середовища, обробітку ґрунту та від ефективності дії різних норм удобрення. Проаналізовано дані стосовно вивчення взаємовідносин мікроорганізмів з рослинами. У процесі аналізу наукової літератури вказано на необхідність проведення детальних досліджень щодо цілеспрямованого впливу на екологічну толерантність та окремі елементи структури врожаю.

ОБ’ЄКТИ, МЕТОДИ І УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Вивчення ґрунтових процесів і процесу формування морфо-фізіологічних адаптацій у рослин пшениці ярої сорту Печерянка під впливом агрометеорологічних і едафічних факторів навколишнього середовища, обробітку грунту, органо-мінеральної системи удобрення проводилося протягом 2004-2006 рр. у тривалому польовому стаціонарному двофакторному досліді відділу рослинництва Інституту сільського господарства Полісся УААН.

Ґрунт дослідної ділянки дерново-підзолистий супіщаний, в орному шарі якого міститься _1,2 % гумусу, 11,2 мг/100 г рухомого фосфору та 10,1 мг/100 г обмінного калію, рН сольове 5,0. Багатофакторний дослід закладений методом розщеплених ділянок в трикратній повторності. Дослідження проводили в польовій сівозміні: 1. Ярий ріпак; 2. Озиме жито; 3. Картопля; 4. Яра пшениця; 5. Конюшина.

У названій сівозміні вивчали вплив варіантів обробітку ґрунту, які застосовувалися під пшеницю яру (фактор А): А1 – оранка на 18-20 см; А2 – лемішне лущення на 12-14 см; А3 – дискування на 8-10 см; А4 – розпушування плоскорізом на глибину 18-20 см.

Приведені варіанти обробітку ґрунту поділом уздовж ділянок досліджувалися за трьома фонами (фактор Б): Б1 – без удобрення; Б2 – органо-мінеральний (під картоплю – гній 40 т/га+N60P60K90); мінеральний під пшеницю яру _N60P60K60; Б3 – органо-мінеральний (під картоплю – гній 20 т/га+N30P30K45); мінеральний під пшеницю яру _N30P30K30. За контроль прийняті варіанти обробітку ґрунту без удобрення. З мінеральних добрив використовували: аміачну селітру, суперфосфат простий, калій магнезія.

Агротехніка вирощування пшениці ярої загальноприйнята для зони Полісся. Площа посівної ділянки під обробіток ґрунту _529,2 мІ, для вивчення норм добрив _264,6 мІ. Облікова площа для культури суцільного посіву _216,0 мІ у першому випадку, 72,0 і 52,4 мІ у другому. Для посіву застосовували сорт пшениці ярої Печерянка, який було створено методом індивідуального добору з гібридної популяції (Миронівська яра х Білоруська 12) в Інституті кормів УААН (м. Вінниця) і занесено до державного реєстру в 2003 році. Вищезазначений сорт належить до групи цінних пшениць, середньостиглий, інтенсивний, високопродуктивний, стійкий щодо вилягання завдяки міцності соломи. Вегетаційний період – 95-98 днів. Потенційний врожай зерна 40-50 ц/га.

Зразки ґрунту відбирали та готували до аналізів згідно з ГОСТ 28168-89 та ДСТУ ISO 11464-2001 відповідно до проходження основних періодів фенологічного розвитку пшениці ярої, а саме – кущіння, трубкування-квітування, молочно-воскова стиглість.

Визначення агрофізичних і агрохімічних показників ґрунту проводили за загальноприйнятими методиками: щільність складення ґрунту за Н.А. Качинським; вміст вологи _термогравіметричним методом (ГОСТ 29268-89); вимірювання температури орного шару ґрунту ртутними колінчастими термометрами Савінова; рН сольової витяжки _потенціометрично (ДСТУ ISO 10390-2001); визначення вмісту гумусу _за Тюріним в модифікації ЦІНАО (ГОСТ 26213-84); азот, що легко гідролізується за Корнфілдом; азот обмінного амонію _фотоколориметричним методом за допомогою реактиву Несслера; обмінний калій та кислоторозчинний фосфор в одній витяжці за Кірсановим в модифікації ЦІНАО, з наступним визначенням фосфору _колориметрично, а калію _на полуменевому фотометрі (ДСТУ 4114-2002). Мікробіологічні аналізи з визначення чисельності таксономічних і основних еколого-трофічних груп ґрунтових мікроорганізмів проводились за загальноприйнятими методиками (Д.Г. Звягінцев, 1991; Г.Л. Селібер, 1962; ДСТУ 3750-98). Спрямованість мікробіологічних процесів у ґрунті характеризували за допомогою коефіцієнту мінералізації-засвоювання азоту (К.І. Андреюк, Г.О. Іутинська, 2001).

Токсичність грунту відібраних зразків визначали за методикою А.М. Гродзинського (1965).

Протягом вегетаційного періоду пшениці ярої проводили фенологічні спостереження, здійснювали біометричні вимірювання. Вміст валового азоту, калію і фосфору в сухих зразках рослин, після мокрого озолення, визначали за методом К.Є. Гінзбург, азот _фотометричним методом за допомогою реактиву Несслера, фосфор – на фотоколориметрі (відновник _аскорбінова кислота); калій _на полуменевому фотометрі. Визначення пігментів у листках рослин пшениці проводили спектрофотометричним методом (О.І. Єрмаков, 1987).

Облік врожаю пшениці ярої проводили методом пробного снопа з площі 0,25 м2 у дворазовому повторенні, а також для більш точного обліку фактичного врожаю прямим комбайнуванням з поділяночним зважуванням і перерахунком на 100 % чистоту і 14 % вологість зерна. При визначенні якості зерна пшениці використовували найбільш поширені у сучасній виробничій практиці та наукових дослідженнях методи, передбачені діючими нормативно-технічними документами (ДСТУ 3768:2004): натури – ГОСТ 10840-64; числа падіння _ГОСТ 30483-97; білка – ГОСТ 10846-91; кількості та якості клейковини _ГОСТ 13586.1-68; маси 1000 зерен _ГОСТ 10842-89. Одержані дані обробляли статистично з використанням програмних засобів Microsoft Excel, “Agrostat” та за Б.О. Доспєховим (1985).

ЕКОЛОГІЧНА ТОЛЕРАНТНІСТЬ ПШЕНИЦІ ЯРОЇ ДО ҐРУНТОВО-ФІЗИЧНИХ ФАКТОРІВ ДЕРНОВО-ПІДЗОЛИСТОГО ҐРУНТУ

Адаптивність пшениці ярої до температури ґрунту і повітря. В умовах Полісся, починаючи з фази вихід у трубку і до періоду молочно-воскової стиглості, істотним екологічним чинником впливу на структуру посівів і урожайність пшениці ярої сорту Печерянка є температура орного шару ґрунту. Так, коефіцієнти кореляції між температурою орного шару ґрунту і висотою рослин r=-0,97...-0,80; між температурою орного шару ґрунту і щільністю продуктивного стеблостою r=-0,80...-0,86. На основі математичних розрахунків встановлено, що субоптимальний і оптимальний інтервали температури орного шару ґрунту відносно висоти рослин у фазу вихід у трубку становлять +20,5...+22,0?С, відносно щільності продуктивного стеблостою +16,0...+17,4?С, а у період молочно-воскової стиглості +17,5...+21,0 та +19,0...+20,5?С відповідно.

Інтегральним показником продуктивності посівів сільськогосподарських культур є урожай. Коефіцієнти кореляції між температурою орного шару ґрунту, фактичною і розрахованою врожайністю становлять: r=-0,95 і r =-0,94...-0,95...-0,79 відповідно. Встановлено, що температура орного шару ґрунту в межах +17,0...+20,3?С в фазу вихід у трубку і +17,6...+18,9?С в період молочно-воскова стиглість забезпечували врожайність пшениці ярої сорту Печерянка на рівні 20,8...30,5 ц/га.

Дослідження температури орного шару дерново-підзолистого супіщаного ґрунту під пшеницею ярою показали, що варіанти обробітку ґрунту не мали істотного впливу на даний показник. Внесення мінеральних добрив в дозах і на фоні післядії як 40, так і 20 т/га гною забезпечують зниження температури поверхні ґрунту на 1,0...2,4?С і температури в шарі 0-20 см на 1,9...1,5?С.

Адаптивність пшениці ярої до умов вологозабезпечення. Формування величини врожаю зерна пшениці ярої сорту Печерянка значною мірою визначалося в період дослідження інтенсивністю зволоження та запасами продуктивної вологи.

Найбільший вміст продуктивної вологи у ґрунті агроценозу пшениці ярої спостерігали у фазу кущення _50...60 мм. До кінця періоду вегетації відмічається трикратне зниження запасів продуктивної вологи (11...20 мм). Динаміка запасів продуктивної вологи за варіантами досліду була зумовлена глибиною обробітку ґрунту, нормами мінеральних добрив на фоні післядії органо-мінеральної системи удобрення та інтенсивністю наростання біомаси рослин. Значно вищі запаси продуктивної вологи в ґрунті складалися за мінімалізації обробітку. Більш ефективне використання запасів продуктивної вологи в орному шарі ґрунту удобрених і неудобрених варіантів відмічається у період виходу у трубку. Так, порівняно з неудобреними варіантами, у ґрунті варіантів з внесенням рекомендованої норми мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90, запаси продуктивної вологи знижуються на 15...24 % та на 8...17 % за половинної дози на фоні післядії 20 т/га гною+N30P30K45. У період молочно-воскова стиглість істотної різниці між варіантами з рекомендованою нормою добрив і контролем не встановлено. Встановлені закономірності формування урожайності пшениці ярої від запасів продуктивної вологи в ґрунті приведені в таблиці 1.

Запаси продуктивної вологи 27...36 мм є оптимальними для формування врожаю зерна пшениці на рівні 23...24,1 ц/га.

Комплексним показником умов зволоження є гідротермічний коефіцієнт (ГТК). За даним показником критичними для росту і розвитку пшениці у 2004 році були періоди вегетації посів-сходи, вихід у трубку-колосіння, коли його величина є меншою одиниці. У 2005 році умови зволоження були несприятливими протягом всього періоду вегетації: посушливі періоди змінювалися надмірно вологими. У 2006 році відхилення від норми відмічалися лише у період кущіння-колосіння.

ЕКОЛОГІЧНА ТОЛЕРАНТНІСТЬ ПШЕНИЦІ ЯРОЇ ДО ЕКОЛОГО-АГРОХІМІЧНИХ ТА БІОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ ДЕРНОВО-ПІДЗОЛИСТОГО ҐРУНТУ

Адаптивність пшениці ярої до умов азотного живлення. Результати наших досліджень засвідчили, що рослини пшениці ярої більш інтенсивно накопичують азот на ранніх етапах онтогенезу. Вміст азоту в рослинах пшениці ярої сорту Печерянка є максимальним – 5,73...7,2 % у фазу кущення. Вміст загального азоту в рослинах пшениці суттєво на 10...26 % підвищувався при використанні рекомендованої норми мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90. У наступні фази вміст азоту по відношенню до маси сухої речовини різко знижується на 47...70 % і в період молочно-воскова стиглість він є мінімальним (1,75...3,56 %). Варіація урожайності пшениці ярої за вмістом загального азоту в рослинах приведена на рис. 1.

Сезонна динаміка лужногідролізованого азоту в ґрунті агроценозу є майже однаковою протягом всього періоду вегетації пшениці ярої у всіх варіантах. Істотне зростання, порівняно з контролем, вмісту лужногідролізованого азоту в ґрунті відмічаємо за рекомендованої норми мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90. Так, у фазу кущення, на 42 %, а в період молочно-воскової стиглості на 24 %. Вміст амонійного азоту залежав від активності амоніфікувальних мікроорганізмів, найвищий приріст показника _у фазу кущення (на 19...60 %). Крім того, поповнення запасів азоту в дерново-підзолистому ґрунті відбувається і за рахунок процесу фіксації молекулярного азоту мікроорганізмами. Найбільше практичне значення в збагаченні ґрунту азотом в ризосфері небобових рослин мають вільні азотфіксувальні мікроорганізми Azotobacter chroococcum. У фазу вихід у трубку-колосіння активність розвитку Azotobacter chroococcum досягає свого піку і становить 98 %.

Адаптивність пшениці ярої до умов фосфорного живлення. Визначення рівня оптимального вмісту рухомого фосфору в ґрунті агроценозу провели за рядом біоіндикаційних показників. Одним з інтегрованих критеріїв оцінки є урожайність (табл. 2).

Рівень урожайності пшениці ярої ми пояснюємо варіацією вмісту рухомого фосфору в грунті протягом періоду вегетації (рис. 2). Також встановлено тісний зв’язок (r=0,92...0,89) між урожайністю пшениці ярої і вмістом (%) фосфору в біомасі рослин у період від кущення до вихід у трубку.

Також встановлено тісний зв’язок (r=0,92...0,89) між урожайністю пшениці ярої і вмістом (%) фосфору в біомасі рослин у період від кущення до вихід у трубку. Вміст фосфору в рослинах пшениці 0,55...0,56 % у фазу кущення та 0,32...0,35 % у фазу вихід у трубку забезпечують формування врожаю зерна на рівні 23,4...23,7 ц/га.

Внесення в ґрунт рекомендованої норми мінеральних добрив (N60P60K60) на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90 створює оптимальні умови для забезпечення рослин пшениці рухомим фосфором. За таких умов вміст рухомого фосфору збільшився в 2,2-6,5 разів, порівняно з контролем. Ефект даного варіанту удобрення посилюється за рахунок проведення мілкого чи ґрунтозахисного обробітків ґрунту.

Адаптивність пшениці ярої до умов калійного живлення. Інтенсивність протікання продуктивного процесу в агроценозі пшениці ярої значною мірою визначається рівнем забезпеченості ґрунту обмінним калієм (табл. 3).

Оцінку оптимальності вмісту обмінного калію в ґрунті можна проводити і за його накопиченням у біомасі рослин пшениці. Можливість отримання урожайності на рівні 22,9...31,1 ц/га забезпечується вмістом калію в рослинах пшениці від 4,2 до 4,4 % _у фазу кущення, від 2,7 до 2,9 % _в період вихід у трубку-колосіння та від 1,3 до 1,7 % _у період молочно-воскова стиглість. Варіація урожайності пшениці ярої за вмістом в рослинах калію протягом періоду вегетації приведена на рис. 3 (коефіцієнт множинної кореляції r=0,96).

Істотне зростання вмісту обмінного калію в орному шарі ґрунту на 123...258 % і рослинах на 35...62 % забезпечувала рекомендована норма мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90. Ефект внесення рекомендованої норми мінеральних добрив посилюється застосуванням лемішного лущення.

Біологічна активність дерново-підзолистого ґрунту. В умовах Полісся, рівень врожайності пшениці ярої сорту Печерянка залежить від активності еколого-трофічних груп мікроорганізмів в період вихід у трубку-молочно-воскова стиглість. Так, у період вихід у трубку 26 % варіації урожайності пояснюється активністю Azotobacter сchroococcum, 20 % активністю мікроорганізмів які споживають мінеральні форми азоту (МПА) та 14 % темпами розкладу клітковини, а 40 % варіації співвідношенням між амоніфікувальними мікроорганізмами і мікроорганізмами, які споживають мінеральні форми азоту (коефіцієнт мінералізації-засвоювання азоту) у період молочно-воскової стиглості (коефіцієнт множинної кореляції r=0,95). Спрямованість мікробіологічних процесів у ґрунті агроценозу пшениці ярої визначається коефіцієнтом мінералізації-засвоювання азоту, який дає можливість оцінити напруженість мінералізаційних процесів. Найнижчий показник напруженості мінералізаційних процесів у ґрунті спостерігається у фазу кущення (коефіцієнт мінералізації-засвоювання азоту – 0,45...1,1), а найвищий _у період трубкування (коефіцієнт мінералізації-засвоювання азоту – 1,43...3,79). Внесення в грунт рекомендованої норми мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90 сприяє посиленню процесів мінералізації сполук азоту. Ефект даної системи удобрення посилюється застосуванням оранки.

ЕКОЛОГО-БІОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ПШЕНИЦІ ЯРОЇ ПІД ВПЛИВОМ ОСНОВНОГО ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ ТА УДОБРЕННЯ

Фізіолого-біохімічні особливості росту пшениці ярої. Пігментний комплекс рослинного організму відносять до групи критеріїв, які визначають міру адаптації рослин до природних і антропогенних чинників навколишнього середовища. Вміст хлорофілу в асимілюючих органах протягом вегетаційного періоду істотно впливає на урожайність пшениці ярої (коефіцієнт множинної кореляції r=0,96). Залежність урожайності від вмісту хлорофілу в рослинах протягом всього періоду онтогенезу пшениці описується рівнянням:

У=-30,7267+0,8242*Х1+4,5951*Х2+5,2964*Х3.

За розрахунками, при підвищенні вмісту хлорофілу в рослинах пшениці на 1 мг, у фазу кущення, урожайність має збільшуватися на 0,82 ц/га, у період вихід у трубку-колосіння на 4,6 ц/га і у період молочно-воскова стиглість – на 5,3 ц/га. Забезпечення оптимальних умов живлення пшениці ярої за рахунок внесення рекомендованої для зони норми мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90 більш ефективно, порівняно з контролем, впливає на зростання синтезу хлорофілу в рослинах (на 19...75 %).

Вплив агротехнічних заходів на урожайність пшениці ярої. Аналіз отриманих результатів засвідчив, що між оранкою і альтернативними обробітками ґрунту немає істотної різниці щодо ефективності впливу на урожайність пшениці ярої (табл. 6).

Щодо оцінки ефективності удобрення пшениці ярої, то слід відзначити суттєвий приріст урожайності за рекомендованої норми (N60P60K60) мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90. Так, залежно від варіанту обробітку ґрунту, урожайність за рекомендованої норми зросла на 58...104 %, тоді як половинна норма на фоні післядії 20 т/га гною+N30P30K45 забезпечила приріст на рівні 46...75 %.

Для характеристики реалізації генетичного потенціалу і екологічної пластичності сорту Печерянка в умовах Полісся нами розроблена шкала оцінки урожайності в балах. Так, для сорту пшениці ярої Печерянка (108 випадків) середня урожайність складає =17,5 ц/га, середнє квадратичне відхилення =5,5 ц/га, відповідно ціна бала 2/3=4 ц/га. Отже, задовільному стану посівів пшениці ярої сорту Печерянка (оціночний бал 3) в умовах Полісся буде відповідати урожайність () від 15,7 до 19,3 ц/га. Цей показник може бути використаний при районуванні сортів пшениці ярої як критерій адаптивності та екологічної толерантності.

Вплив агротехнічних заходів на якісні характеристики зерна пшениці ярої. Високі показники якості зерна пшениці ярої за вмістом білка 16,5...17,3 %, “сирої” клейковини – 38...42 % відмічаються нами у варіантах при застосуванні рекомендованої норми мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90. Ефекти використання рекомендованої і половинної норми мінеральних добрив на якісні показники зерна значно вищі при проведенні мілкого обробітку грунту – лемішного лущення. Необхідно відмітити, що зниження якості зерна пшениці і віднесення його до 3-4 класу відбувається за рахунок низької натурної маси зерна 721...744 г/л.

Економічна і енергетична ефективність. Розрахунки свідчать, що за варіантів вирощування пшениці ярої без внесення мінеральних добрив більш ефективним з економічного погляду є застосування лемішного і плоскорізного обробітків ґрунту _умовно чистий прибуток, порівняно з традиційним – оранкою, збільшується за рахунок зниження собівартості цих обробітків на 10 %. За рахунок удобрення умовно чистий прибуток зростав у 2 та 1,7 разів. Застосування рекомендованої норми добрив N60P60K60 на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90 забезпечило збільшення прибутковості вирощеного врожаю зерна при проведенні мілкої оранки (лемішне лущення) – чистий прибуток складав 1606,67 грн. Порівняльна оцінка енергетичної ефективності різних агротехнологічних заходів при вирощуванні пшениці ярої засвідчила, що застосування глибокої і мілкої оранки на фоні рекомендованої і половинної норми удобрення збільшувало загальні витрати в середньому в 1,8 разів. Проте за рахунок підвищення врожаю, що забезпечує ріст енергії в 1,9 разів в цілому зменшували витрати для отримання одиниці продукції на 10 і 2 % відповідно. За цих умов коефіцієнт енергетичної ефективності (Кее) в порівнянні з контролем зростає на 0,1-0,3 одиниці.

ВИСНОВКИ

Вперше для умов Полісся визначені зони оптимумів та песимумів параметрів агроекологічних факторів в реалізації біологічного потенціалу пшениці ярої сорту Печерянка. Проведено агроекологічну оцінку систем агротехнологічних заходів для забезпечення стабільного врожаю і зростання якості зерна.

1. На дерново-підзолистих супіщаних ґрунтах ефективним способом управління фізичними характеристиками в шарі 10-20 см є оранка (зниження щільності на 0,05-0,16 г/см3 _НІР05=0,03), а в шарі 0-10 см – плоскорізний і дисковий обробітки (зниження на 0,02-0,07 г/см3). Рекомендована норма удобрення N60P60K60 на фоні післядії 40 т/га гною+ N60P60K90 суттєвий чинник зниження щільності грунту, оптимізації його фізичних параметрів, порівняно з контролем зниження на 0,07-0,26 г/смі (НІР05=0,01-0,02 г/см3).

2. Запаси продуктивної вологи в орному шарі дерново-підзолистого супіщаного ґрунту _24 – 38 мм – є оптимальними в забезпеченні формування урожайності пшениці ярої сорту Печерянка на рівні 19 – 23 ц/га. Мілкий та плоскорізний обробітки ґрунту (порівняно з оранкою) зменшували зону песимуму, збільшуючи запаси продуктивної вологи на 12-15 %. Фаза вихід у трубку є найбільш значущим критерієм вологозабезпеченості рослин пшениці ярої в Поліссі, різниця щодо запасів між удобреними і неудобреними варіантами складає 15-24 %.

3. Для умов Полісся температурний оптимум, критерієм якого взята висота рослин пшениці ярої у фазу вихід у трубку, лежить у межах 20,5-22,2?С та 17,5-21,0?С у період молочно-воскова стиглість. Урожайність пшениці ярої сорту Печерянка на рівні 22,6 _23,7 ц/га формується при забезпеченні температури орного шару ґрунту 17 – 20,3?С в період вихід у трубку і 17,6-18,9?С у період молочно-воскова стиглість.

4. В умовах Полісся максимальну напруженість щодо забезпечення азотом рослини пшениці ярої відчувають у фазу кущення (вміст азоту найвищий 5,73-7,2 %. Із 75,3 %). Так, із 75,3 % коливання урожайності пшениці за вмістом загального азоту в рослинах, 25,5 % пояснюється варіацією його вмісту у фазу кущення, 25,4 % _у період вихід у трубку-колосіння, 24,3 % _у період молочно-воскова стиглість. Внесення рекомендованої норми добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90, за рахунок підвищення на 10-26 % вмісту загального азоту в рослинах, розширює діапазон толерантності культури.

5. Для формування в умовах Полісся урожайності пшениці ярої сорту Печерянка на рівні 20,9-22,3 ц/га слід оптимізувати вміст рухомого фосфору у продовж всього періоду онтогенезу в межах: кущення 12,5…19,4 мг, у період вихід у трубку-колосіння 14,6…21,8 та 12,7…18,9 мг на 100 г ґрунту у фазі молочно-воскова стиглість. Рекомендована норма добрив N60P60K60 на фоні післядії 40 т/га гною+ N60P60K90 забезпечує у порівнянні з контролем зростання вмісту рухомого фосфору у ґрунті у 2,2-6,5 разів, а відповідно і оптимізацію фосфорного живлення пшениці ярої.

6. Урожайність пшениці ярої на рівні 21,6-23,6 ц/га забезпечує вміст обмінного калію в ґрунті у фазі кущення 11,5-19,0 мг, у період вихід у трубку-колосіння – 9-14,0 мг і 12,5-20,0 мг на 100 г ґрунту в період молочно-воскова стиглість. За застосування рекомендованої норми мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+ N60P60K90 сумісно з проведенням лемішного обробітку вміст обмінного калію порівняно з контролем підвищується на 123-188 % і досягає оптимальних значень.

7. Стійкість агроценозу пшениці ярої в зоні Полісся тісно пов’язана з біологічною активністю дерново-підзолистого грунту (коливання урожайності за даним показником r=0,95). Варіації урожайності у фазі вихід у трубку: 26 % пояснюється активністю Azotobacter chroococcum, 20 % активністю мікроорганізмів які споживають мінеральні форми азоту (МПА), 14 % темпами розкладу клітковини; у період молочно-воскової стиглості: 40 % варіації визначається співвідношенням між амоніфікувальними мікроорганізмами і мікроорганізмами, що споживають мінеральні форми азоту.

8. Об’єктивним показником екологічної толерантності рослин пшениці ярої до умов Полісся є пігментний комплекс (зв’язок цього показника з урожайністю складає r=0,96). Помітне зростання вмісту хлорофілу в листках сприяє поліпшення умов живлення за рахунок внесення рекомендованої для зони норми мінеральних добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90.

9. Морфологічні ознаки росту рослин пшениці ярої: висота рослин, щільність продуктивного стеблостою є об’єктивними показниками адаптивного потенціалу пшениці ярої – біологічними критеріями продуктивності в умовах Полісся (коефіцієнти кореляції між урожайністю та висотою складали: у фазі кущіння r=0,86, вихід у трубку-колосіння r=0,77, молочно-воскова стиглість r=0,92). Проведення мілкого обробітку за рекомендованої норми добрив на фоні післядії 40 т/га гною+N60P60K90 стимулює ріст рослин на момент збору урожаю до 80,3 см та щільності продуктивного стеблостою на рівні 548 шт./м2.

10. Внесення в ґрунт норми мінеральних добрив N60P60K60 на фоні післядії 40 т/га гною+ N60P60K90 є оптимальною нормою для формування урожайності пшениці ярої сорту Печерянка на рівні 20,1 _24,1 ц/га та якості зерна третього класу (вміст білка 16,5 _17,3 %, сирої клейковини 38 _42 %).

11. Найвищі коефіцієнти енергетичної ефективності основного обробітку грунту під яру пшеницю були отримані за проведення лемішного лущення за будь-якої системи удобрення (К=2,2-2,3), а найменші за оранки (К=1,9-2,1). Економічно доцільним заходом при вирощуванні пшениці ярої на дерново-підзолистих супіщаних ґрунтах Полісся є застосування лемішного обробітку - умовно чистий прибуток склав при цьому 775,0 грн., при внесенні рекомендованої норми добрив _1606,67 і 1256,25 грн. за половинної.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

1. Для отримання стабільного урожаю зерна пшениці ярої сорту Печерянка 20...30 ц/га в умовах Полісся після просапного попередника (картопля) на дерново-підзолистому супіщаному ґрунті рекомендується застосовувати мінеральні добрива у нормі N60P60K60 в поєднанні з проведенням мілкої оранки на глибину 12-14 см.

2. При проведенні випробувань та районування сортів пшениці ярої в умовах Полісся в якості критерію, що характеризує адаптивність та екологічну толерантність сорту, використовувати шкалу оцінки урожайності.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Борисюк Б.В., Ворона Л.І., Іщук О.В. Вплив способів вирощування ярої пшениці на формування комплексу ґрунтових мікроорганізмів // Вісник Державного агроекологічного університету. – 2005. _Випуск № 2 (15). _С. 44-52. (Проведення досліджень, аналіз одержаних результатів та написання статті).

2. Борисюк Б.В., Головко Е.А., Іщук О.В. Еколого-фізіологічні аспекти функціонування агроекосистем // Вісник Національного аграрного університету. _К.: 2005. – Випуск 87. _С. 213-223. (Дисертант проаналізувала літературні джерела, провела узагальнення інформації).

3. Борисюк Б.В., Бикін А.В., Іщук О.В. Окисно-відновний потенціал _інтегральний показник інтенсивності фізико-хімічних та мікробіологічних процесів у системі ґрунт _рослина // Вісник Національного аграрного університету. _К.: 2005. _Випуск 87. _С. 238-242. (Дисертант самостійно відбирала зразки ґрунту, провела експериментальні дослідження, написання статті).

4. Борисюк Б.В., Іщук О.В. Температурний режим у посівах ярої пшениці // Вісник Львівського державного аграрного університету: Агрономія. – Львів: Львівський держ. агроуніверситет. – 2005. _№ 9. – С. 143-148.

5. Борисюк Б.В., Іщук О.В. Толерантність рослин ярої пшениці до температури ґрунту // Таврійський науковий вісник. Зб. наук. праць ХДАУ. _Херсон: Айлант, 2006. _Випуск 44. _С. 48-56. (Експериментальні дослідження, їх аналіз та написання статті).

6. Борисюк Б.В., Ворона Л.І., Іщук О.В. Вплив агротехнічних заходів на розвиток азотобактера на дерново-підзолистому ґрунті // Зб. наук. праць Національного наукового центру "Інститут землеробства УААН". – К.: ЕКМО, 2006. – Спецвипуск. _С. 220-223. (Проведення досліджень, аналіз одержаних результатів та написання статті).

7. Іщук О.В. Толерантність ярої пшениці до агрофізичних показників ґрунту // Вісник Державного вищого навчального закладу „Державний агроекологічний університет”. – 2006. _№ 1. – С. 329-334.

8. Борисюк Б.В., Іщук О.В. Біологічна активність – важлива ланка в системі біологічного моніторингу дерново-підзолистого ґрунту // Вісник Поліської молодіжної академії наук “НАУКА. МОЛОДЬ. ЕКОЛОГІЯ”. – 2004. _Випуск 5. _С.11-12. (Проведення досліджень, аналіз одержаних результатів та написання статті).

9. Головко Е. А., Єланська Н.Е., Хохлова І.Г., Борисюк Б.В., Іщук О.В. Біологічна активність дерново-підзолистого ґрунту в умовах антропогенного навантаження // Праці Міжнародної наук. конф. "Фітопатогенні бактерії. Фітонцидологія. Алелопатія". – Житомир: Вид-во “Державний агроекологічний університет”, 2005. – С. 262-267. (Проведення досліджень, аналіз одержаних результатів та написання статті).

10. Борисюк Б.В., Іщук О.В. Управління елементами структури посівів та продуктивності рослин ярої пшениці в умовах Полісся України // Праці Міжнародного науково-практичного форуму "Теорія і практика розвитку АПК". _Львів: Львівський держ. агроуніверситет, 2006. – Т.1. _С. 138-146. (Проведення та аналіз експериментальних досліджень, написання статті).

11. Борисюк Б.В., Бикін А.В., Іщук О.В. Вміст і динаміка рухомого фосфору в дерново-підзолистому ґрунті протягом періоду вегетації ярої пшениці // Вісник Харківського НАУ ім. В.В. Докучаєва. – 2006. _№ 6. – С. 132-137.

Іщук О.В. Екологічна толерантність Tritikum aestivum L. в агрофітоценозах Полісся. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук зі спеціальності 03.00.16 – екологія. – Державний агроекологічний університет, Житомир, 2007.

У дисертаційній роботі викладені результати досліджень, що стосуються ґрунтових процесів та процесів формування морфо-фізіологічних адаптацій у рослин пшениці ярої під впливом агроекологічних умов Полісся України. Визначено оптимальні параметри агроекологічних факторів в реалізації біологічного потенціалу пшениці ярої сорту Печерянка. Встановлено, що оптимізація едафічних факторів (агрофізичних, еколого-агрохімічних та біологічних) з врахуванням біологічних особливостей пшениці ярої сприяє максимальній реалізації генетичного потенціалу і отриманню стабільних врожаїв, поліпшенню якісних характеристик зерна. Позитивний вплив на продуктивність пшениці ярої забезпечило застосування рекомендованої норми удобрення у поєднанні з проведенням мілкої оранки на глибину 12-14 см, що підвищувало врожайність на 94 % (з 12,4 до 24,1 ц/га).

Ключові слова: екологічна толерантність, адаптивність, пшениця яра, азот, фосфор, калій, біологічна активність ґрунту, мікроорганізми ґрунту, азотобактер, хлорофіл, урожайність, обробіток ґрунту, норми добрив.

Ищук О.В. Экологическая толерантность Tritikum aestivum L. в агрофитоценозах Полесья. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 – экология. – Государственный агроэкологический университет, Житомир, 2007.

В диссертационной работе изложены результаты исследований, которые касаются процессов формирования морфо-физиологических адаптаций у растений пшеницы яровой под воздействием агроэкологических условий Полесья Украины: агрометеорологических ресурсов, агрофизических, агрохимических и биологических показателей дерново-подзолистой супесчаной почвы. Определены оптимальные параметры агроэкологических факторов в реализации биологического потенциала пшеницы яровой сорта Печерянка. Определена адаптивность пшеницы яровой сорта Печерянка, то есть ее способность обеспечивать высокую продуктивность, стабильную урожайность в условиях Полесья Украины. Дана комплексная (агроэкологическая, экономическая, энергетическая) оценка применения агротехнологических приёмов, направленных на улучшение свойств почвы, урожая и качества зерна пшеницы.

Оптимизация агрофизических свойств почвы: плотности сложения в фазу кущения на уровне 1,25...1,45 г/см3 в 0-20 см слое почвы, температуры прикорневого слоя почвы в период выход в трубку-молочная спелость на уровне +17,0…+20,3?С и продуктивных влагозапасов – 27…36 мм, а также оптимизация элементов минерального питания растений (мг/100 г почвы): фосфора в фазу кущения _12,5…19,4 мг, в период выход в трубку _ 14,6…21,8 мг и обменного калия на уровне 15…16,5 мг с учетом биологических факторов почвы и биологических особенностей пшеницы яровой способствует максимальной реализации генетического потенциала и получению урожаев на уровне 19,0…24,1 ц/га, а также улучшению качества зерна пшеницы. Уровень урожайности соответствует четырёх _пятибалльной оценке (по пятибалльной шкале) посевов пшеницы яровой в условиях Полесья Украины. Наиболее позитивное влияние на оптимизацию агроэкологических факторов почвы и продуктивность пшеницы яровой обеспечило применение рекомендуемой системы удобрения в сочетании с проведением мелкой пахоты на глубину 12-14 см, что повышало урожайность на 94 % (с 12,4 до 24,1 ц/га).

Ключевые слова: экологическая толерантность, адаптивность, пшеница яровая, азот, фосфор, калий, биологическая активность почвы, почвенные микроорганизмы, азотобактер, обработка почвы, нормы минеральных удобрений.

Ishchuk O.V. Ecological tolerance of Tritikum aestivum L. in Polissya agrophytocenosises. – Manuscript.

Thesis for the academic degree of the Candidate of Agricultural Sciences in 03.00.16. – State University of Agriculture and Ecology. Zhytomyr, 2007.

The thesis presents results of the research of soil processes and formation of morphophysiological adaptations of spring wheat in the agroecological conditions of Ukrainian Polissya. The author defines the optimal parameters of agroecological factors in the realization of the biological potential of Pecheryanka spring wheat. It has been ascertained that optimization of edaphic (agrophysical, ecological-agrochemical and biological) factors in view of biological peculiarities of spring wheat facilitates the maximal realization of its genetic potential, stable harvests and improvement of qualitative characteristics of the grain. The positive influence on the yield of spring wheat was achieved due to the application of the recommended dose of fertilizers in combination with shallow ploughing (12-14 cm deep), which increased the by 94 % (from 12.4 to 24.1