ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

КОЛЬЦОВ СЕРГІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ

УДК: 631.6:631.582:633.18

ЗМІНА ГУМУСОУТВОРЮВАННЯ ТА АГРОФІЗИЧНОГО СТАНУ ҐРУНТІВ

У РИСОВО-ЛЮЦЕРНОВІЙ СІВОЗМІНІ ТА ЇХ ВПЛИВ НА ВРОЖАЙ РИСУ

06.01.02 – сільськогосподарські меліорації

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Херсон – 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Південному філіалі «Кримський агротехнологічний університет» НАУ.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук,

Тітков Олександр Олександрович,

ПФ «Кримський агротехнологічний університет» НАУ,

завідувач кафедри ґрунтознавства, меліорації та екології.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Міхєєв Євген Костянтинович,

Державний вищий навчальний заклад

«Херсонський державний аграрний університет».

професор кафедри економічної кібернетики

кандидат сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

Вожегов Сергій Гервасьович

Інститут рису (УААН),

старший науковий співробітник відділу технологій

Захист відбудеться „27” червня 2008 р. о 12.00 год. на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 67.830.01 при Державному вищому навчальному закладі «Херсонський державний аграрний університет» за адресою: 73006 м. Херсон,

вул. Р. Люксембург, 23, аудиторія 92

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Державного вищого навчального закладу «Херсонський державний аграрний університет» за адресою: 73006 м. Херсон,

вул. Р. Люксембург,23, головний корпус.

Автореферат розіслано „ 24 ” травня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

кандидат сільськогосподарських наук, доцент А.В. Шепель

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У даний час до України завозиться крупа рису багатьох країн світу, зокрема, з тих, які не мають власного виробництва зерна цієї культури. Часто в країну завозяться партії крупи сумнівної якості.

Разом з тим, ґрунтово-кліматичні умови півдня України дозволяють одержувати врожаї рису в 6 – 7 тонн з одного гектара та при відповідній організації галузі навіть на існуючих площах можна забезпечити країну цінною дієтичною крупою за рахунок власного виробництва й тим самим підвищити продовольчу безпеку держави.

Рис є не тільки найбільш урожайною круп’яною культурою зрошувального землеробства України, але і, внаслідок тривалого затоплення поверхні ґрунту шаром води, суттєво впливає на екологічне середовище території.

Вивчення раціональних прийомів управління родючістю ґрунту та технологічними операціями при вирощуванні рису має теоретичне і практичне значення для сучасної науки і практики. Тому розробка нових екологічнобезпечних і економічно вигідних технологій вирощування рису на базі досліджень агроекологічних процесів в системі " ґрунт – рослина – врожай" є актуальною проблемою для прикладного рисосіяння.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Питання, що вивчаються в дисертаційній роботі, є складовою частиною тематичного плану наукових досліджень Південного Філіалу «Кримський агротехнологічний університет» Національного аграрного університету розділу № 6 «Вдосконалення і наукове обґрунтування екологощадящих і ресурсозберігаючих систем обробітку ґрунту, застосування добрив, адаптивних технологій обробітку польових культур у Криму» (№ Державної реєстрації 0102U000128). Підрозділи 6.4.2 – «Вивчити особливості рослинного покриву і біопродуктивності солонцевих ґрунтів Причорномор’я» та 6.4.3 – «Вивчити гумусовий і агрофізичний стан солонців лучних у зв’язку з їх тривалим використанням у рисово-люцернових сівозмінах».

Мета та завдання досліджень. Метою наших досліджень є вивчення стану, агроекологічних, агрофізичних властивостей солонців лучних, їх зміни під впливом специфічних технологій вирощування рису.

Для досягнення поставленої мети в програму були включені задачі які дозволяли дослідити:

- особливості динаміку розповсюдження і морфологію основних видів природних і трансформованих солонців лучних;

- специфіку флористичного і структурного складу рослинних співтовариств як основних джерел гумусонакопичення;

- зміну в просторі і часі найважливіших показників родючості ґрунту під впливом рисових сівозмін і технологічних процедур;

- вплив інтегрального показника родючості і окремих агрофізичних показників на продуктивність рису;

- вплив деяких технологічних процесів вирощування рису (добрива, обробіток ґрунту) на врожай;

- встановлення складових рисових сівозмін у формуванні продуктивності ґрунтів солонцевого комплексу;

Об’єкт дослідження: солонці лучні природні та освоєні в рисово-люцернових сівозмінах АР Крим.

Предмет дослідження: процеси зміни гумусоутворення та агрофізичних властивостей солонців лучних під впливом тривалого вирощування рису.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої в роботі мети використовувались загальноприйняті методи досліджень: польовий – для вивчення зміни основних властивостей солонців лучних під впливом тривалого затоплення, їх впливи на родючість ґрунтів і продуктивність культур рисової сівозміни; лабораторний – для вивчення фізико-хімічних і агрохімічних властивостей солонців цілинних і освоєних у рисово-люцернових сівозмінах; математично-статистичний – для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень; розрахунково-порівняльний – для визначення економічної ефективності різних рівнів родючості ґрунтів.

Наукова новизна одержаних результатів:*

уперше вивчений механізм зміни швидкості ґрунтоутворювальних процесів солонців лучних у природних умовах і при освоєнні їх під культурою рису;*

уперше визначені кореляційні зв’язки між показниками різних елементів ґрунтової родючості та врожаєм рису, розраховані рівні регресійної залежності цих параметрів, що дає можливість розробляти і запроваджувати більш раціональні прийоми управління ґрунтовою родючістю і технологічні операції при вирощуванні рису.*

встановлені закономірності зміни основних параметрів цілинних солонців лучних Присивашшя під впливом тривалого вирощування рису;*

знайшли розвиток і поглиблення сутності зв’язків тривалого затоплення в умовах Присивашшя на трансформацію солонців лучних у зональні лучно-каштанові ґрунти при високій та стійкій продуктивності рису та супутніх культур сівозміни;

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що на основі отриманих результатів розроблені науково-обґрунтовані рекомендації виробництву по управлінню ґрунтовою родючістю раніше низькородючих ґрунтів, що дозволяє значно підвищити потенційні можливості цих ґрунтів у існуючих природно-кліматичних і соціально-економічних умовах галузі рисосіяння.

Виробнича перевірка та впровадження результатів досліджень були проведені в СТОВ «Дніпр – Агро» та фермерському господарстві «Колос-2» Красноперекопського району Автономної Республіки Крим.

Особистий внесок здобувача. Автор безпосередньо брав участь у плануванні та проведенні польових дослідів, спостережень і лабораторних досліджень, обробці експериментальних даних, обчисленні показників енергетичної та економічної ефективності досліджуваних факторів, в аналізі результатів, підготовці матеріалів до друку в наукових журналах, а також у перевірці результатів досліджень у виробничих умовах. Особистий внесок у спільних публікаціях складає 60-80%.

Апробація результатів досліджень. Основні матеріали дисертаційної роботи викладені та обговорені на Міжнародній науково-практичній конференції,

присвяченій 90-річчю М.Є. Бекаревича (Дніпропетровськ, 1996 р.); Всеукраїнській конференції молодих учених «Молодь за майбутнє» (Одеса, 1997 р.); Міжнародній науковій конференції «Сучасні проблеми охорони земель» (Київ, 1997 р.); V-ому Делегатському з’їзді ґрунтознавців і агрохіміків України (Рівне, 1998 р); науково-практичній конференції «Перспективи розвитку рисосіяння» (Скадовськ, 1998 р.); Міжнародній науковій конференції «Генеза, географія та екологія грунтів» (Львів, 1999 р.); Міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 100-річчю з дня народження О.М. Можейка (Харків, 2002 р.); VI-ому Делегатському з’їзді ґрунтознавців і агрохіміків України (Умань, 2002 р.); Всеукраїнській конференції молодих учених «Засади сталого розвитку аграрної галузі» (Київ, 2002 р.); науково-практичній конференції присвяченій 80-річчю Кримського державного агротехнологічного університету і Дню науки (Сімферополь, 2002 р.); II-й міжнародній конференції «Підвищення ефективності ведення галузі рисівництва в ринкових умовах» (м. Скадовськ, 30 серпня 2006 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 15 наукових праць, у тому числі 8 у фахових наукових виданнях.

Структура дисертації. Дисертаційна робота містить вступ, сім розділів, висновки і рекомендації виробництву, список використаної літератури та додатки. Дисертація викладена на 162 сторінках комп’ютерного тексту, містить 26 таблиць,

7 рисунків, 12 додатків. Список літератури складається з 221 джерела, 8 з них латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Стан вивчення проблеми

Проведено аналіз результатів досліджень вітчизняних і зарубіжних авторів тих, що вивчали вплив зрошування затопленням на процеси ґрунтоутворення в рисових полях, динаміку вмісту гумусу і його якісні зміни, агрофізичні властивості ґрунтів і їх трансформацію під впливом рисосіяння, рослинність солонцевих ґрунтів, як один із чинників гумусоутворення. Наведені результати літературних відомостей, які охоплюють великий проміжок часу і, в цілому, відображають сучасний стан досліджень за даною темою. Визначено актуальні, недостатньо розроблені питання з зазначеної проблеми та обґрунтовано вибір напрямку досліджень.

УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводилися впродовж 1994 – 2004 рр. у сільськогосподарському підприємстві «Герої Сивашу» Красноперекопського району Автономної Республіки Крим і лабораторіях Південного Філіалу «Кримський агротехнологічний університет» НАУ. Сільськогосподарське підприємство «Герої Сивашу», на полях якого проводилися дослідження, розташоване у Присивашській низовині на північному заході Криму. Характерною особливістю цієї зони є недостатня кількість опадів (220 – 360 мм), низька відносна вологість повітря і часті суховії.

Польові досліди проводили відповідно до загальноприйнятої методики

Б.О. Доспєхова (1979 р.).

Зміна гумусового і агрофізичного стану ґрунтів вивчалась на двох ключових цілинних ділянках солонців лучних, загальною площею 0,32 га, узбережжя Каркінітської затоки, а також їх аналогів у прилеглих чеках рисово-люцернової сівозміни, що експлуатується з 1965 року.

Під час проведення польових досліджень на двох стаціонарних ключових ділянках у природному біогеоценозі й у двох чеках рисово-люцернового агроценозу закладено по двадцять опорних розрізів. З кожного розрізу відбирали погоризонтні та пошарові (кожні 10 см суцільною колонкою) ґрунтові зразки до глибини 180 см. Відібрані ґрунтові зразки аналізували за загальноприйнятими методиками.

Флористичний і структурний склад рослинних співтовариств на солонцях кіркових, мілких, середніх і глибоких (цілина), а також освоєному у рисово-люцерновому агроценозі визначався методом пробних майданчиків (шкала густини проективного покриття за Браун – Бланке (2001 р.)).

Вплив обробітку ґрунту та добрив на врожай рису вивчалися у двофакторному польовому досліді:

Фактор А – способи обробітку ґрунту: 1) без обробітку; 2) культивація на глибину 4 – 5 см; 3) дискування на глибину 12 – 14 см.

Фактор В – дози мінеральних добрив: 1) без добрив; 2) N30; 3) N60.

Повторність досліду чотириразова. Посівна площа ділянок – 160 м2, облікова – 100 м2. Висівали районований сорт рису «Спальчик». Збирали врожай прямим комбайнуванням комбайном СКД – 6Р «Єнісей», обладнаним жниваркою з робочою шириною – 5 м.

Рис розміщувався після пласта багаторічних трав (люцерна). Агротехніка вирощування рису – рекомендована щодо використання для рисосіючих господарств АР Крим.

Економічну і біоенергетичну ефективність розраховували за загальноприйнятими методиками на основі діючих нормативів. Статистичну обробку результатів дослідження проводили методами дисперсійного та кореляційно-регресійного аналізів на персональному комп’ютері з допомогою прикладних програм MSExсel, Statistica 5.0.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

ЗМІНА ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ПРОФІЛЮ СОЛОНЦІВ ЛУЧНИХ У РИСОВИХ АГРОЦЕНОЗАХ ПІД ВПЛИВОМ МЕЛІОРАТИВНИХ АСПЕКТІВ

У природних умовах основу ґрунтового покриву Присивашшя складають солонці середні (40 %) і мілкі (35 %), рослинність яких накопичує у шарі 0 – 60 см до 53,1 т/га біомаси, при співвідношенні її підземної до надземної маси від 3 до 6. Кількість надземної маси не перевищує 7 – 12 т/га.

При врожаї зерна риса у 8 – 10 т/га забезпечуються практично рівні з цілинними аналогами загальні запаси біомаси в ґрунті (52,2 т/га) і в 1,5 рази перевищують кількість надземної біомаси, при меншому співвідношенні (2,3). Але, враховуючи те, що частина біомаси рису відчужується з врожаєм, то в біологічний кругообіг

речовин у ґрунт надходить на 12,7 т/га (24 %) менше, ніж на цілині. Розподіл кореневої маси рослинності за профілем ґрунтів під рисом приурочений до верхнього шару ґрунту 0 – 30 см (95,5 %), проте, в шарі 0 – 10 см їх накопичується 62,8 %. Під люцерною запаси біомаси на другий рік використання досягають 52,5 т/га. На частку надземної біомаси припадає 46 %, а підземної – 54 %, але в кругообіг речовин надходить лише 38,9 т/га (74 %) або на 25 % менше, ніж на цілинних аналогах. У середньому на одну тонну надземної біомаси припадає 1,2 т коріння, що значно менше, ніж у цілинної рослинності.

По обертанню пласту під рисом накопичується на 26 % менше як надземної, так і підземної біомаси. Так, у структурі врожаю зменшується частка зерна з 49,7 до

40,3 %, а частка соломи навпаки збільшується з 31,7 до 34,5 %. Сидеральна культура (озиме жито) накопичує у середньому 23 т/га надземної та 17,4 т/га підземної біомаси, причому, 86,8 % її концентрується в шарі 0 – 20 см. Загальна кількість біомаси, що залучається до біологічного кругообігу, практично така ж, як і після люцерни.

Таким чином, головна відмінність ґрунтів під рисом від цілинних аналогів полягає в тому, що накопичення біомаси під рисом і культурами рисової сівозміни не досягає величин, характерних для цілинних ґрунтів не тільки за загальною кількістю із-за відчуження біомаси з урожаєм, але і меншим співвідношенням надземної і підземної складовими. Під рисом його значення знижується до 0,8, а на цілині воно коливається від 3 до 6.

Однак для розкриття складних взаємозв’язків між урожаєм і органічною речовиною ґрунту одного співвідношення надземної та підземної біомас недостатньо. Так, урожай зерна рису корелює з загальною біомасою менше

(r = 0,642), ніж з її кількістю в шарі 0-10 см (r = 0,991) (рис. 1). Рис, тому, не реагує на глибокий обробіток ґрунту, оскільки він закладає свіжу органічну речовину глибше за залягання основної маси його коріння і не впливає на урожай.

Рис. 1. Залежність врожайності рису від запасів біомаси в ґрунті на початку вегетаційного періоду (середнє за 1996-2002 рр.)

За нашими даними, допосівний обробіток ґрунту у варіанті без добрив, дає приріст урожаю 0,15 – 0,23 т/га порівняно з нульовим обробітком. Але витрати на їх проведення не окуповуються часткою додатково отриманого врожаю.

З досліджуваних способів обробітку ґрунту культивація є кращою за дискування, оскільки менше переміщує верхній горизонт ґрунту і зберігає свіжу біомасу в зоні кореневої системи рису. На фоні добрив ефективність обробок дещо зростає, прибавки не перевищують 0,2 т/га. Таким чином, добрива дещо знижують негативний вплив обробітку ґрунту на врожай рису. При цьому вони входять в офіційні рекомендації. Застосування численних обробітків ґрунту, зокрема, глибоких, можна рекомендувати тільки на сильнозасмічених болотними бур’янами чеках, але при використанні нових ефективних гербіцидів необхідність в обробітку ґрунту відпадає.

ДИНАМІКА ГУМУСУ СОЛОНЦІВ ЛУЧНИХ ТА ЙОГО ТРАНСФОРМАЦІЯ У РИСОВИХ СІВОЗМІНАХ

Вміст гумусу від 2,9 до 3,5 % в солонцях лучних цілинних зосереджено у верхніх горизонтах ґрунтового профілю, а його запаси в шарі 0 – 60 см складають 110 – 126 т/га. З глибиною кількість гумусу різко зменьшується.

Тривале (більше 40 років) використання солонців лучних у рисово-люцернових сівозмінах позитивно вплинуло на вміст і запаси гумусу (табл. 1, 2). Вміст гумусу у верхніх горизонтах (0 – 10 см) складає в середньому 2,95 %, а загальні запаси в шарі 0 – 60 см дорівнюють 152 т/га, що на 37 % більше, ніж у солонців лучних цілинних. Це пов’язано з домінуючими відновними процесами в затоплених чеках і сильно перезволоженим профілем ґрунтів під культурами рисової сівозміни.

При розміщенні посівів рису три і більше років поспіль, без застосування сидеральних культур, не накопичується достатньої кількості свіжої органічної речовини, що призводить до зменшення вмісту гумусу в орному горизонті. У тих горизонтах ґрунту, що пролягають нижче орного, запаси гумусу практично не знижуються, унаслідок переважання відновних процесів над окислювальними.

Таблиця 1

Динаміка запасів гумусу під рисом, т/га

Фактор А,

глибина, см | Фактор В, попередники | Середнє

по фактору А

рис по пласту | рис по обертанню пласта | рис по рису третій рік

0-10 | 36,4 | 30,3 | 29,3 | 32,0

10-20 | 30,8 | 29,4 | 23,6 | 27,9

20-40 | 35,4 | 35,5 | 40,3 | 37,1

40-60 | 20,6 | 19,4 | 20,4 | 20,1

60-80 | 18,2 | 18,6 | 17,6 | 18,1

80-100 | 12,4 | 12,7 | 13,6 | 12,9

Середнє

по фактору В | 25,6 | 24,3 | 24,2 | 24,7

У цілинних солонцях лучних міститься практично однакова кількість гумінових і фульвокислот. У складі гумінових кислот представлені фракції ГК-2 і ГК-3, а у складі фульвокислот – ФК-1 і ФК-3, співвідношення СГК:СФК для верхніх горизонтів дорівнює 1,0-1,1. Тривале рисосіяння змінило фракційний склад гумусу.

Таблиця 2

Динаміка запасів гумусу під люцерной, т/га

Фактор А,

глибина, см | Фактор В, попередники | Середнє

по фактору А

люцерна один

рік | люцерна два

роки | люцерна три

роки

0-10 | 27,4 | 34,5 | 30,3 | 30,7

10-20 | 25,4 | 30,3 | 30,1 | 28,6

20-40 | 37,5 | 35,6 | 36,3 | 36,9

40-60 | 21,9 | 20,4 | 20,2 | 23,1

60-80 | 17,3 | 11,2 | 12,4 | 13,7

80-100 | 13,5 | 9,6 | 11,3 | 11,5

Середнє по

фактору В | 25,0 | 23,6 | 23,4 | 24,0

Збільшилась практично вдвічі кількість гумінових кислот, зв’язаних з кальцієм

(ГК-2), внаслідок розсолонцювання солонців і різкого зменшення поглиненого натрію (з 7,9 до 0,95 мг-екв на 100 г ґрунту в солонцевому горизонті), а також фракції ГК-1, пов’язаної з рухомими полуторними окислами. У групі фульвокислот знизилась майже вдвічі загальна кількість всіх фракцій, а співвідношення СГК:СФК розширилося до 2,5. Таким чином, під рисом відбувається не лише збільшення кількості гумусу, але й змінюється його фракційний склад за рахунок зростання частки гуматної частини, міцно зв’язаної зі стійкими полуторними окислами і глинистими мінералами.

МЕЛІОРАТИВНИЙ ВПЛИВ РИСОВИХ СІВОЗМІН НА ГРАНУЛОМЕТРИЧНИЙ ТА СТРУКТУРНИЙ СКЛАД СОЛОНЦІВ ЛУЧНИХ

Для солонців лучних цілинних характерна чітко виражена диференціація профілю з мінімальним вмістом мулистої фракції в гумусово-елювіальному горизонті і максимальним у гумусово-ілювіальному горизонті. Тривале використання цих ґрунтів у рисосіянні значно змінило їх гранулометричний склад. Відмінність за вмістом всіх фракцій в окремих генетичних горизонтах різко згладилась. Кількість мулистих частинок у солонцевому горизонті лише в 1,2 рази більше порівняно з надсолонцевим, через залучення у верхній шар ґрунту значної частини гумусо-ілювіального горизонту в результаті планувальних робіт і механічних обробітків і, у меншій мірі, гальмування процесу елювіювання.

У ґрунтах рисових полів у відновних умовах накопичується значна кількість недоокислених сполук мінеральної та органічної природи, що призводить до підлуговування середовища, яке й є причиною порушення структурного стану ґрунтів. У солонцях лучних, освоєних під рисом, помітно поліпшується

мікроструктура за всім профілем. Мулисті частинки скоагульовані в агрегати розмірами 0,01 – 0,05 мм і крупніші в зв’язку з підвищенням гумусованості та збільшенням іонів кальцію в ґрунтовому поглинаючому комплексі. У структурному складі збільшується вміст фракції 10 – 3 мм, значно зменшується кількість брил і пилу.

Дослідження структурного складу солонців лучних сухим просіюванням показали, що в природному стані надсолонцевий горизонт містить 40% брилистих фракцій, а пилуватих частинок незначну кількість. Найменшою варіабельністю характеризується вміст грудкуватої складової (10-3 мм), найбільшою – пилуватих частинок (0,5-0,25 мм), 21,2 та 70,3% відповідно. Просторова мінливість кількості інших фракцій практично однакова та знаходиться в межах 46-55%. Гумусово-ілювіальний горизонт цих ґрунтів вирізняється більш високим коефіцієнтом структурності, значно меншим вмістом брил і пилу та вдвічі більшою кількістю агрегатів розміром 10-3 мм, а найбільшою мінливістю характеризується вміст брил (67,5%), в інших фракціях варіабельність знаходиться в межах 32,3-44,8%.

Під рисом вже в перший рік знижується коефіцієнт структурності антропогенного горизонту за рахунок різкого збільшення брилистості, максимум якої (51,5%) відмічено в шарі 10-25 см та зменшення в півтора рази вмісту пилуватої фракції. В шарі 25-40 см брилистість збільшується незначно, вміст крупних грудок підвищився на 5,7%, пилуватість знизилась в 2,5 рази, а коефіцієнт структурності практично не змінився. Вирощування проміжних культур навпаки позитивно відбивається на структурному стані ґрунтів. Під люцерною в складі агрономічно-цінних структурних компонентів переважають фракції розміром 10-3 і 3-1 мм та невеликий вміст пилуватої фракції.

Під впливом кореневої системи озимого жита зменшується вміст брил на 12% та крупних грудок на 5%, збільшується кількість середніх та дрібних грудок, а також зернистих елементів.

Тривале використання солонців в рисових сівозмінах значно знизило просторову варіабельність вмісту всіх структурних складових. Коефіцієнт варіації вмісту фракцій 3-1 і 10-3 мм знизився до 10,5-12,5%, а по іншим фракціям вирівнявся до 20,7-27,6%.

На цілинних солонцях лучних коефіцієнти водоміцності надсолонцевого і солонцевого горизонтів мають близькі значення (0,45 – 0,48). Рисосіяння знижує водоміцність агрегатів практично всіх фракцій крупніше 0,5 мм при одночасному збільшенні кількості агрегатів 0,5 – 0,25 мм. Частка таких агрегатів у складі водоміцних складає 70 %, тоді як у цілинних аналогів лише 44,8 %.

Загальним для всіх досліджених шарів солонців освоєних є переважання в складі агрономічно-цінних структурних компонентів розміром 10 – 3 и 3 – 1 мм та невеликий вміст пилуватої фракції (2,5 – 3,6 %) після попередників рису, що не затоплюються. Подальше затоплення негативно відбивається на структурному стані вже в перший рік (коефіцієнт структурності антропогенного горизонту знизився в 2,1 рази). Зниження відбувається за рахунок різкого збільшення брилистості.

РЕЖИМ ЗРОШЕННЯ, ВПЛИВ ОБРОБІТКУ ҐРУНТУ І ДОБРИВ НА ВРОЖАЙ РИСУ

У зв’язку з тим, що на ґрунтовий покрив чека впливають не всі складові режиму зрошення, ми спостерігали лише загальну норму зрошення та балансові показники.

Дослідження режиму зрошення продемонстрували (табл. 3) що витрата на початок зрошення коливається незначно і складає 2 тис. м3/га.

Таблиця 3

Водний баланс рисового чека, тис. м3/га (1996-1998 рр.)

Статті балансу | Роки досліджень | Середнє за три роки

1996 | 1997 | 1998

Витратна частина

Первинне насичення ґрунту | 2,0 | 1,95 | 2,0 | 2,1

Випаровування та транспірація | 9,1 | 8,9 | 9,3 | 9,1

Фільтрація | 10,4 | 9,6 | 10,5 | 10,2

Проточність | 3,9 | 3,6 | 4,0 | 3,8

Технологічні скиди | 4,8 | 2,9 | 3,6 | 3,4

Всього | 30,2 | 26,95 | 29,4 | 28,7

Приходна частина

Опади | 6,0 | 4,3 | 6,3 | 5,5

Водопостачання | 24,2 | 22,65 | 23,1 | 23,3

Всього | 30,2 | 26,95 | 29,4 | 27,7

Витрати води на фільтрацію є нерегульованою гідрологічною частиною норми зрошення та складають 9,6 – 10,5 тис. м3/га.

Рис має високу чутливість до свіжої органічної речовини у ґрунті та слабко реагує на способи глибокого обробітку ґрунту в зв’язку з цим, нами було закладено спеціальні польові досліди по вивченню впливу обробіток грунтів на врожай рису по пласту багаторічних трав, тому що цей попередник залишає після себе велику кількість свіжої органічної речовини. На солонцях лучних ця проблема не вивчалась взагалі.

Дослідження впливу обробітку ґрунту на фоні різних доз добрив демонструють, що культивація має більш позитивний вплив на врожай ніж дискування, хоча воно має достовірне збільшення порівняно з нульовим обробітком. У середньому ефективність обробітку з внесенням добрив збільшується, але не значно, що складає приблизно 0,2 т/га. Збільшення дози добрив впливає на врожай у межах достовірності.

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА ТА ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ

ФАКТОРІВ РОДЮЧОСТІ

Рівень родючості ґрунтів під рисом багато в чому залежить від кількості свіжої біомаси, що надходить перед новим вегетаційним періодом, або після попередньої культури. Кореляційне співвідношення між біопродуктивністю ґрунтів і врожайністю рису дорівнює 0,935, а рівняння регресії має вигляд: У = 0,128х + 0,23, де х – кількість біомаси, що залишається в ґрунті (т/га). Тому рівень родючості

ґрунтів знижується зі збільшенням кількості років вирощування рису по рису, починаючи з пласта люцерни, яка накопичує найбільшу біомасу, що залишається в ґрунті (52,5 т/га).

Після вирощування рису на третій рік, кількість свіжої органічної речовини знижується майже в 2,5 рази,порівняно з вирощуванням після люцерни, при цьому врожай зменшується вдвічі, не зважаючи на зростаючу дозу азотних добрив з 60 до 180 – 200 кг/га д.р. Це призводить до різкого погіршення всіх економічних показників, що призводить до збитковості виробництва рису. Один з прийомів підвищення родючості ґрунтів і, як наслідок, рентабельності галузі, є посів сидератів, які різко збільшують врожай рису і посів рису по рису три роки підряд стає вигідним. Це не тільки підвищує рентабельність до 41 %, але і частку рису в сівозміні, а значить і більшу економічну віддачу від іригаційного фонду. За нашими даними мінеральні добрива не можуть забезпечити прибавку урожаю, яку дає одна тонна свіжої органічної речовини (0,128 т/га або 140 грн/га). Застосування мінеральних добрив підвищує негативний вплив рису на навколишнє середовище і, особливо, на прилеглі морські затоки.

Крім того, свіжа органічна речовина ґрунту не тільки зберігає і збільшує кількість гумусу, але і покращує фізико-хімічний стан, який поки не враховується при економічній оцінці впроваджуваних агроприйомів, оскільки ця біомаса залишається в ґрунті після отримання основного врожаю і не має ринкової вартості.

Енергоємність вирощування рису на родючих ґрунтах за рахунок скорочення дози мінеральних добрив, значного зменшення кількості способів обробітку ґрунту та інших прийомів помітно знижується (табл. 4), а коефіцієнт енергетичної ефективності підвищується з 1,92 до 2,45.

Таблиця 4

Економічна ефективність вирощування рису на різних рівнях родючості ґрунтів

Показники | Попередник

пласт | обертання пласта | рис по рису третій рік | рис четвер-тий рік | сидерат під третій рік | додат-кові витрати на жито

Біопродуктивність, т/га | 52,2 | 40,7 | 33,5 | 21,3 | 40,4 | -

Урожайність, т/га | 7,3 | 5,4 | 4,2 | 3,6 | 5,1 | 2,1

Вартість продукції, грн./га | 8030,0 | 5940,0 | 3780,0 | 2880 | 5610 | -

Витрати на виробництво, грн./га | 4042,04 | 4131,85 | 4793,12 | 5987,32 | 3984,33 | 587,9

Дохід, грн./га | 3987,0 | 1808,2 | 1013,12 | -3107,35 | 1625,67 | -

Собівартість 1 т, грн. | 55,37 | 76,52 | 114,12 | 166,32 | 78,12 | -

Рівень рентабельності, % | 98,63 | 43,76 | 21,14 | - | 40,80 | -

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі теоретично обґрунтоване і вирішене актуальне науково-практичне завдання управлінням родючості солонців лучних у рисово-люцерновій сівозміні з мінімально шкідливим впливом на навколишнє середовище. Показано, що застосування такого підходу супроводжується розвитком теоретичних основ і уточненням існуючих методів програмування врожаїв та довгострокового прогнозування змін ґрунтоутворювальних процесів солонців лучних, освоєних у рисово-люцернових сівозмінах. Отримані результати досліджень і виробнича перевірка дають підставу зробити наступні висновки:

1. У природних біоценозах солонці лучні представлені чотирма видами за наступним еволюційним рядом: кіркові (10 %) > мілкі (35 %) > середні (40 %) > глибокі (15 %) з різним видовим складом рослинності. У рисово-люцерновій сівозміні формуються принципово нові рослинні угрупування: 14 видів під рисом та 19 під незатоплюваними культурами, із частковим відновленням флори, властивої цілинним солонцям.

2. У результаті будівельних планувань і тривалого рисосіяння потужність гумусово-елювіального горизонту зросла до 20 – 22 см, або майже вдвічі, за рахунок зменшення розташованих нижче шарів ґрунту (в основному підсолонцевого). Він набув буро-сірого забарвлення, більш щільного складення та горіхувато-брилисту структуру. Гумусованість профілю солонців лучних зросла, а її просторова мінливість дещо зменшилася.

3. Розподіл підземної біомаси під рисом і супутними культурами зберігає природні закономірності, тобто убуває з глибиною. Загальна біопродуктивність рису по пласту багаторічних трав не поступається цілинним аналогам (52,2 т/га), але структура біомаси різна. Під рисом менше співвідношення між підземною і надземною частинами (2,3 проти 4,0), майже в 1,5 рази більше надземної біомаси, на 11,8 % менше кореневої маси, відчужується з врожаєм 24,3 %. По обороту пласта кількість біомаси зменшується на 26,0 %, причому частка зерна знижується з 49,7 до 40,3 %, а соломи – підвищується з 31,7 до 34,5 %. Під люцерною частка надземної частини складає 46,0 %, підземної – 54,0 %, або на тонну надземної маси припадає 1,2 тонни кореневої, що значно менше, ніж у цілинної рослинності. Відчужується з врожаєм 26,2 %. Сидеральна культура (озиме жито) накопичує свіжої біомаси до 40,4 т/га на рівні підземної маси дворічної люцерни (38,9 т/га).

4. Урожай зерна рису слабо корелює з кількістю загальної біомаси перед початком сівби в шарі 0 – 60 см (r = 0,642), але в сильній залежності знаходиться з її запасами в шарі 0 – 10 см (r = 0,991). Цим пояснюється слабкий і навіть негативний вплив глибокого основного і допосівного обробітку ґрунту на врожай рису, оскільки вони закладають свіжу органічну речовину і пожнивні рештки глибше за основну масу коріння рисової рослини.

5. Вміст гумусу в цілинних солонцях лучних приурочене до генетичних горизонтів і швидко убуває з глибиною з 3,5 до 0,5 %. Тривале використання цих ґрунтів під рисом сприяє не тільки більш рівномірному розподілу гумусу за профілем, але й значному його збільшенню в нижчих горизонтах з 0,5 до 1,1 % в шарі 25 – 60 см.

6. Запаси гумусу в солонцях лучних цілинних (у шарі 0 – 60 см) зростають від кіркових (101,0 т/га) до глибоких (126,3 т/га). У солонцях лучних освоєних під рисом (більше 40 років) загальні запаси гумусу збільшились на 36,9 %. Під люцерною в орному горизонті запаси гумусу достовірно зростають лише впродовж двох років, потім вони зменшуються в міру продовження терміну її вирощування, внаслідок значного зменшення врожайності культури. Урожайність рису не корелює з вмістом гумусу та його запасами (r = 0,261).

7. Груповий і фракційний склад гумусових речовин солонців лучних цілинних характеризується невеликою кількістю фульвокислот (СГК:СФК – 1,6) і міцним зв’язком з мінеральною частиною ґрунту. Рисосіяння сприяє збільшенню вмісту (майже вдвічі) гумінових кислот, особливо зв’язаних з кальцієм (з 3,0-4,5 % до

11,3 %) і глинистими мінералами, при загальному зменшенні фульвокислот (СГК:СФК збільшилось до 2,5 – 2,8). Під рисом зменшується частка негідролізованого залишку з 74,0 до 60,7 %. Кількість гумусу під рисом збільшується не за рахунок його фульватизації, а за рахунок більш міцного закріплення гуматів стійкими полуторними окислами і глинистими мінералами.

8. У цілинних солонцях лучних чітко виражена диференціація профілю з мінімальним вмістом мулистої фракції в надсолонцевому горизонті і максимальним – у солонцевому горизонті (1,6 – 2,8). Тривале рисосіяння сприяє перерозподілу механічних елементів і, перш за все, мулистих частинок, кількість яких, в солонцевому горизонті тільки в 1,2 рази більше, ніж у надсолонцевому. Це пов’язано з значним залученням у верхні шари ґрунту солонцевих горизонтів у процесі планувальних робіт і механічного обробітку, а також гальмування процесу елювіювання.

9. Солонці лучні цілинні істотно різняться за мікроагрегованістю окремих генетичних горизонтів, але між гранулометричним і мікроагрегатним аналізом достовірних відмінностей немає, а невелика частина мулистих частинок (4,8 %) скоагульована в агрегати розміром 0,01 – 0,05 мм у надсолонцевому горизонті. Гумусово-ілювіальні горизонти всіх видів солонців майже повністю дисперговані. У підсолонцевому горизонті значна частина мулу скоагульована. Тривале використання солонцевих ґрунтів під рисом значно покращує мікроструктуру за всім профілем за рахунок коагуляції мулистих частинок в агрегати розміром

0,01 – 0,05 мм і крупніші, внаслідок підвищення їх гумусованості, розсолення і розсолонцювання.

10. У природних біоценозах солонці лучні характеризуються більшою брилистістю надсолонцевого горизонту, коефіцієнт структурності складає в середньому 1,53. Гумусово-ілювіальний горизонт містить значно менше брил і пилу та має вищий коефіцієнт дисперсності. Рисосіяння збільшує коефіцієнт структурності до 2,30 і кількість фракції 10-3 мм, зменшує брилистість, розпиленість і водоміцність агрегатів.

11. Енергетично та економично вигідніше вирощувати рис на ґрунтах з високим рівнем родючості, яка забезпечується розміщенням його посівів по пласту багаторічних бобових трав, посівах сидератів і зайнятих сидеральних парах. Одна тонна свіжих післяжнивних решток ґрунту забезпечує зростання врожаю рису на

0,128 т/га. Використання сидератів збільшує рентабельність вирощування рису з 21 до 41% і підвищує коефіцієнт енергетичної ефективності з 1,92 до 2,45.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Для впровадження у виробництво з метою підвищення ефективності галузі рисосіяння, своєчасної розробки нових технологічних прийомів і технологій рекомендуються наступні результати досліджень:

1. Виключити глибокий основний і допосівний обробіток ґрунту під рис незалежно від попередника, окрім культивації та дискування на глибину до 10 см.

2. Розміщувати рис по таких попередниках: пласт багаторічних бобових трав, обертання пласта багаторічних бобових трав + сидерати, меліоративні поля + сидерати, які забезпечують запаси свіжої органічної маси в ґрунті 35 – 40 т/га.

3. Зменшити кількість допосівного обробітку ґрунту, особливо з переміщенням органічної речовини з поверхневих горизонтів (глибше 10 см).

4. Знизити дозу азотних мінеральних добрив до екологічно прийнятих рівнів (30-60 кг/га д.р.), замінивши їх біоорганичними формами.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті

1 Кольцов С.А. Влияние длительного рисосеяния на гумусовое состояние солонцов луговых Причерноморья /С.А. Кольцов, Ю.Е. Кизяков., А.В. Кольцов // Агрохімія і грунтознавство. Спец. випуск, ч.3. – Харків. – 1998. – С. 165-166. (Частка авторства 65%, експериментальні дані, узагальнення матеріалу, сформульовано висновки)

2. Кольцов С.А. Агрофизические аспекты антропогенной эволюции солонцов луговых Причерноморья в рисовых севооборотах /С.А. Кольцов, Ю.Е. Кизяков,

А.В. Кольцов // Таврійський науковий вісник: Зб. наук. пр. – Херсон: Айлант, 1998. – Вип.9. – С.174-176. (Частка авторства 65%, експериментальні дані, узагальнення матеріалу, сформульовано висновки)

3. Кольцов С.А. Динамика структурно-агрегатного состава солонцов луговых освоенных // Наукові праці Кримського ДАУ. – Сімферополь, 2000. – Вип. 66. Сільськогосподарські науки. – С. 105 – 110.

4. Почвогенетические и мелиоративные аспекты экологических проблем рисосеяния в Крыму / Ю.Е. Кизяков, А.А. Титков, А.В. Кольцов, С.А. Кольцов,

Г.Е. Тронза, А.В. Рябышко / Вісник Харківського ДАУ. Серія – ґрунтознавство, агрохімія, землеробство та лісове господарство. - Харків, 2001. - №3. - С. 127-133. (Частка авторства 60%, експериментальні дані, узагальнення матеріалу)

5. Динамика гумусового состояния солонцов луговых Крымского Причерноморья под люцерной / Ю.Е. Кизяков, С.А Кольцов / Вісник Харківського ДАУ. Серія – грунтознавство, агрохімія, землеробство та лісове господарство. - Харків, 2001. - №3. - С.133-139. (Частка авторства 80%, експериментальні дані, узагальнення матеріалу, сформульовано висновки)

6. Кольцов С.А. Динамика запасов фитомассы в естественных биоценозах лугово-каштановых почв Причерноморья /С. А. Кольцов, Ю. Е. Кизяков,

А. В. Рябышко / Агрохімія та грунтознавство. Спец. випуск. Кн. 2. – Харків, 2002. - С. 163-165. (Частка авторства 60%, експериментальні дані, узагальнення матеріалу)

7. Кольцов С.А. Динамика структурно-агрегатного состава солонцов луговых Причерноморья в звене ячменя с люцерной при длительном функционировании рисовых севооборотов / Вісник ХДАУ. – Харків, 2002. - №1. - С. 200-205.

8. Динаміка гумусового стану солонців лучних Кримського Причорномор’я під рисом /Ю.Є Кізяков, С.О. Кольцов/ Агрохімія і ґрунтознавство. Вип. 63. Кн.2. – Харків, 2002. – С. 9-14. (Частка авторства 80%,експериментальні дані, узагальнення матеріалу, сформульовано висновки)

9. Кольцов С.А. Влияние видового состава растений на содержание и профильное распределение гумуса в солонцах луговых Причерноморья // Наукові праці Кримського ДАУ. – Сімферополь, 2002. – Вип. 378. Сільськогосподарські науки. – С. 110-113.

10. Динамика эколого-производственной устойчивости земель рисовых агроландшафтов /А.В. Кольцов, С.А. Кольцов, А.А. Титков, М.А. Баширов // Наукові праці Південного філіалу «Кримський агротехнологічний університет» Національного аграрного університету. – Сімферополь, 2007. – Вип. 100. Сільськогосподарські науки. – С.82–86. (Частка авторства 60%, узагальнення матеріалу, сформульовано висновки)

Матеріали наукових конференцій

11. Особенности антропогенной эволюции солонцов луговых и управление их плодородием в рисовых севооборотах Причерноморья / Ю.Е. Кизяков,
А.В. Кольцов, С.А. Кольцов, А.А. Титков, М.Е. Сычевский // Сучасні проблеми охороны земель //Праці// Міжнародна наукова конференция. К.: СОПс Украины, 1997, ч. 2. – С. 91-93. (Частка авторства 60%, експериментальна частина)

12. Кольцов С.А. Влияние длительного рисосеяния на гумусовое состояние солонцов луговых Причерноморья / С.А. Кольцов, Ю.Е. Кизяков, А.В. Кольцов // Сучасні проблеми охорони земель // Праці // Міжнародна наукова конференція. К.: СОПс Украины, 1997, ч 3. – С.165-166. (Частка авторства 65%, експериментальна частина)

13. Кольцов С.А. Гранулометрический состав и структурное состояние солонцов луговых Крыма в связи с использованием этих почв в рисово-люцерновом агроценозе / С.А. Кольцов, Ю.Е. Кизяков, А.В. Кольцов // Генеза, географія та екологія ґрунтів: Зб. наук. пр. / Міжнародна наукова конференція. Львів, 1999. –

С. 37-40. (Частка авторства 65%, експериментальна частина)

14. Кольцов С.А. Плотность сложения солонцов лугових Причерноморья и ее трансформация в рисовом севообороте // Засади сталого розвитку аграрної галузі. Збірник матеріалів Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих вчених. Київ, 2002. – С. 22.

15. Влияние культуры риса на экологическую среду Причерноморья /
А.А. Титков, А.В. Кольцов, С.А. Кольцов, М.А. Баширов // Підвищення ефективності ведення галузі рисівництва в ринкових умовах: