ДНIПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

На правах рукопису

ЧУМАК Володимир Семенович

УДК 633.1:631.45:631.582:631.8

Наукове обгрунтування ефективності сівозмін і добрив у

північному Степу України

06.01.01 - загальне землеробство

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

Дніпропетровськ - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на Красноградській дослідній станції Інституту зернового господарства УААН Міністерства аграрної політики України.

Науковий консультант: доктор сільськогосподарських наук, професор, академік УААН Лебідь Євген Макарович Інститут зернового господарства УААН, директор

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Храмцов Леонід Іванович, Дніпропетровський державний аграрний університет, завідувач кафедри рослинництва

доктор сільськогосподарських наук, професор Гордієнко Володимир Петрович, Кримський державний аграрний університет, завідувач кафедри загального землеробства

доктор сільськогосподарських наук, професор Бойко Петро Іванович, Інститут землеробства УААН, завідувач лабораторії сівозмін

Провідна установа: Національний аграрний університет, м. Київ

Захист відбудеться: 26.01.2001 року о 13-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.804.02 при Дніпропетровському державному аграрному університеті за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ, 27, вул. Ворошилова, 25, корпус 1, конференцзал (ауд. 342).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Дніпропетровського аграрного університету.

Автореферат розіслано 25.12.2000 року.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, професор__________________ Чабан І.П.

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи полягає у вирішенні проблеми раціонального використання чорноземів, відновлення та підвищення їх родючості, і на цій основі одержання високих врожаїв сільськогосподарських культур.

В сучасних умовах, особливо при арендних відносинах, ґрунти розглядають як джерело і засіб одержання максимального прибутку, не акцентуючи уваги на тому, що без турботи за охорону і відновлення родючості в майбутньому необхідно буде затратити величезні ресурси для досягнення її вихідного рівня. Згідно наукових даних, швидкість наростання гумусового шару не перевищує за 100 років 3,5 - 4,5 мм, а для підвищення вмісту гумусу в ґрунті на 0,1% необхідно як мінімум 15 –20 років.

Розширення площ орних земель на Україні до розмірів, яких немає ні в одній із розвинутих країн світу (85%), призвело до погіршення якісного їх стану, зростання енергоспоживання, порушення екологічної рівноваги. Негативна післядія інтенсифікації землеробства, виявлена за останні роки, обумовила пошуки альтернативних систем землеробства. Важливе місце в реалізації цієї проблеми займає розробка науково обгрунтованих сівозмін в поєднанні з раціональною системою добрив та збереженням ґрунтової родючості.

У зв’язку з цим особливе значення мають комплексні дослідження по вивченню впливу різних видів сівозмін, удобрення та обробітку ґрунту на потенціальну та ефективну родючість ґрунту, продуктивність, економічну та біоенергетичну їх ефективність, а також на становище навколишнього середовища.

Зв’язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота є складовою частиною тематичного плану Красноградської дослідної станції Інституту зернового господарства УААН (№ д. р. 750192 71). Вона виконувалась за державною науково-технічною програмою “Продовольство – 95” (№ д. р. 0194 V01288) та проектами “Зерно”, “Родючість ґрунту” (№№ 01.05. 02; 03. 05.01.).

Мета і завдання досліджень. Головна мета роботи – розробка наукових основ раіональних сівозмін і систем удобрення, забезпечуючих поширене відтврення ґрунтової родючості, високу продуктивність та якість продукції, охорону навколишнього середовища в умовах північного Степу України.

Дослідженнями передбачалось: обгрунтувати граничну доцільність насичення сівозмін провідними культурами (озимою пшеницею, кукурудзою на зерно та цукровим буряком) з врахуванням збереження ґрунтової родючості; встановити вплив різних видів сівозмін на баланс вологи та поживних речовин; обстежити фітосанітарний стан посівів у залежності від культур сівозмін; вивчити значення рослинних залишків у формуванні запасів та балансу органічної речовини в ґрунті; визначити продуктивність, економічну та біоенергетичну ефективність різних сівозмін і систем добрив; виявити ефективність гною і мінеральних добрив та їх співвідношень на родючість чорноземів і продуктивність сівозміни з короткою ротацією; дослідити стан навколишнього середовища та розробити основні напрямки підвищення ефективності сівозмін і раціонального використання добрив у північному Степу України.

Наукова новизна досліджень. На основі комплексного підходу розроблені теоретичні основи раіональних сівозмін в поєднанні з ефективною системою добрив та збереженням родючості ґрунту. Встановлено, що на чорноземах сівозмінний фактор має першочергове значення в підвищенні продуктивності культур і найбільш доільному використанні добрив. Для усунення причин зниження ґрунтової родючості запропонована методика, яка дозволяє враховувати зміни рівня потенціальної родючості ґрунту. Визначені основні фактори посилення ступеню мінералізації ґрунтових запасів гумусу та впливу рослинних залишків на баланс органічної речовини в інтенсивних сівозмінах. Встановлено, що для підвищення ефективної родючості чорноземів та зростання врожайності культур необхідно в першу чергу звести до мінімуму дефіцит азоту в ґрунті. Розроблені та рекомендовані для впровадження в виробництво найбільш економічні та ресурсозберігаючі дози та способи використання добрив. Визначена біоенергетична ефективність різних сівозмін і систем добрив, а також проведена екологічна оцінка навколишнього середовища.

Практичне значення та реалізація результатів досліджень. На основі багаторічних системних досліджень в стаціонарних дослідах і ґрунтово-агрохімічного обстеження регіону рекомендовано науково обгрунтовану систему добрив на перспективу з врахуванням досягненої родючості чорноземів у спеціалізованих сівозмінах. Розроблені рекомендації раціонального використання органічних і мінеральних добрив під зернові та технічні культури в господарствах Харківської та Полтавської областей. Для впровадження у виробництво найбільш ефективних прийомів вирощування кукурудзи автором із участю вчених дослідної станції та спеціалістів обласного управління сільського господарства опубліковані рекомендації по вирощуванню цієї культури в господарствах Харківської області (1994). Наукові розробки доповідались на науково-виробничих конференціях, нарадах, семінарах. Результати роботи знайшли практичне застосування у господарствах Красноградського, Кегичівського, Сахновщинського, Первомайського, Зачепилівського районів Харківської області та Карлівського району Полтавської області на площі понад 300 тис. га.

Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідались і одержали ухвалення на науково-технічній нараді Красноградської дослідної станції (1991, 1992 р.р.), на вченій нараді Інституту зернового господарства ( 1992, 1999 р.р.), на фаховому семінарі по проблемі загального землеробства Дніпропетровського державного аграрного університету (1999 р.). Основні положення дисертації обговорювались на розширених засіданнях координаційно-методичних комісій Південного відділення ВАСГНІЛ по проблемі сівозмін України та Молдавії (Біла Церква, 1985; Кіровоград, 1985), на I і ІV з’їздах ґрунтознавців та агрохіміків (Дніпропетровськ, 1982; Херсон, 1994), на нарадах по проблемі сівозмін (п. Вишневий, 1993; Ерастівка, 1993) і родючості ґрунтів (Біла Церква, 1995), на міжнародній конференції, присвяченій 90-річчю з дня народження М.О. Бекаревіча (Дніпропетровськ, 1996). Результати досліджень пропагувались у періодичній пресі, на курсах підвищення кваліфікації керівників та спеціалістів сільського господарства.

Декларація особистого внеску дисертанта у розробку наукових результатів. Дисертаційна робота виконана особисто автором на базі стаціонарних і тимчасових дослідів, лабораторних досліджень зразків ґрунту та рослин. Під його керівництвом і безпосередній участі здійснювалась закладка дослідів, визначені напрямки наукових досліджень, проведено аналіз одержаних експериментальних даних, зроблені розрахунки економічної та енергетичної ефективності сівозмін і систем удобрення. Дисертантом розроблені і впроваджені рекомендації виробництву, підготовлена та оформлена дисертація. Наукові положення, висновки і рекомендації, які сформульовані у дисертації, базуються на багаторічному матеріалі з урахуванням літературних даних.

Публікації. На матеріалах досліджень опубліковано 56 наукових робіт в т. ч. в журналах – 32, наукових збірниках – 8, бюлетенях та рекомедаціях – 16.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається із вступу, 7 глав, висновків, рекомендацій виробництву, списку літератури та додатків.

Робота викладена на 435 сторінках машинописного тексту, включає 295 сторінок тексту, 75 таблиць, 6 малюнків, 92 сторінки додатків. Список використаної літератури складається з 436 найменувань в т. ч. 40 – на іноземних мовах.

Зміст і результати роботи

У вступі обгрунтовано необхідність і актуальність виконання роботи, її наукову новизну, практичне значення, показано апробацію роботи, обсяг, декларацію особистого внеску автора.

В літературному огляді приводиться коротка історія та стан вивченості різних сівозмін і систем удобрення, впливу їх на потенціальну та ефективну родючість ґрунту, на продуктивність культур і якість продукції. Проведений аналіз попередніх результатів досліджень в стаціонарних дослідах на станції та визначені напрямки їх подальшого удосконалення. Шляхом узагальнення даних науково-дослідних установ, виробничого досвіду та сучасних вимог обгрунтовано мету і завдання досліджень у регіоні.

ҐРУНТОВО-КЛІМАТИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЗОНИ, УМОВИ І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ.

Регіон, де проводились багаторічні дослідження, охоплює північну частину степової Лівобережної України, включаючу південні райони Харківської, південно-східні Полтавської та північно-східні Дніпропетровської області.

Клімат помірноконтинентальний, середньорічна кількість опадів за останній 30-річний період складає 579 мм, більша їх частина (64%) випадає на протязі квітня – жовтня місяців. Середньорічна температура повітря - +7,6 °С.

Аналіз основних агрокліматичних показників, проведений через кожні 10 років за 1968 – 1997 р.р. показав, що за останні 10 років (1988 – 1997 р.р.) погодні умови помітно відрізнялись від попередніх періодів рядом особливостей.

Перш за все останні десять років відмічалися декілька більшою забезпеченністю теплом та вологою. Так, якщо в 1968 – 1987 р.р. середньорічна температура повітря складала 7,4 – 7,5 °С, то в середньому за 1988 – 1997 р.р. вона зросла до 8 °С . Середньорічна кількість опадів за останній період була на 9,9 – 12,3 мм вищою в порівнянні з попереднім 20-річним періодом. Підвищення температури за останнє десятиріччя відбувалося в основному за рахунок її збільшення в зимовий період ( 1,3–1,5 °С), а різниця в кількості опадів була найбільшою у весняний період (23,7–30,0 мм).

Ґрунтовий покрив дослідних ділянок – чорноземи типові глибокі важкосуглинкові на лесі. Вміст гумусу в орному шарі (0–30 см) в зразках ґрунту, відібраних у 1969 році, складав 5,5–5,7%, загального азоту – 0,30–0,32%, фосфору – 0,15–0,16%, калию – 2,1–2,2%, рНсол – 6,8-7,0. Через 25 років, як показали дослідження проведені в 1993 році, зростання рівня інтенсифікації землеробства сприяло помітному негативному впливу на потенціальну родючість чорноземів. Гумусовий горизонт (Н) скоротився в середньому із 7 зроблених грунтових розрізів на 4 см, вміст гумусу – на 0,46%. Найбільш негативний вплив на гумусовий стан ґрунту обумовилоо збільшення в структурі сівозмін посівів просапних культур, скорочення площ багаторічних трав і недостатнє внесення органічних добрив. Використання землі по інтенсивній технології привело до погіршення структурності орного шару і зменшення вмісту карбонатів у ґрунті. Однак, незважаючи на тенденцію погіршення властивостей чорноземів, нинішній стан їх свідчить про досить ще високу потенціальну родючість. Але виявлені негативні ознаки при інтенсивному використанні чорноземів обумовлюють необхідність проведення ґрунтового моніторінгу та науково обгрунтованого ведення землеробства.

Дослідження, результати яких представлені в дисертаційній роботі, виконані в двох стаціонарних дослідах по вивченню ефективності різних видів спеціалізованих сівозмін і систем удобрення. Крім того, були закладені короткотривалі досліди, основною метою яких були пошуки шляхів найбільш раціонального використання добрив в умовах північного Степу України.

Характерною ознакою при вивченні ефективності сівозмін є насичення їх провідними в зоні діяльності станції культурами: озимою пшеницею до 50% (№10), кукурудзою на зерно до 40% (№16), цукровим буряком до 30% (№7). Комбінований обробіток ґрунту вивчали в сівозміні №3 (оранка під ячмінь, соняшник,цукровий буряк; поверхневий обробіток – дисковими знаряддями під озиму пшеницю після кукурудзи на силос і гороху; плоскорізний – КПГ-250 під кукурудзу на зерно та силос, горох і чорний пар).

Умовним контролем до них використовували 10-пільну сівозміну (№1) з типовим для даної зони складом і чергуванням культур: чорний пар, озима пшениця, горох, озима пшениця, ячмінь, кукурудза на зерно, соняшник. В цій сівозміні застосовували різноглибинну оранку (20-22 см – озима пшениця, горох, ячмінь; 25-27 см – кукурудза, соняшник; 28-30 см – цукровий буряк).

Площа посівної ділянки 472 м2, облікової 100-200 м2, повторність трьохразова. Незалежно від структури посіву удобрення вносили в дозі 6 т гною та N63P64К63 на гектар сівозмінної площі. Дослідження проводились на протязі першої ротації сівозміни (1977-1986 р.р.).

Вивчення ефективності удобрення в сівозміні проводили в стаціонарному досліді, закладеному в 1984 році. Сівозміна 5-пільна з чергуванням культур; горох, озима пшениця, кукурудза на зерно, кукурудза на зерно, ячмінь. Площа посівної ділянки 315м2, облікової – 100 м2. Мінеральні добрива вносили під всі культури за винятком гороху, а гній лише під кукурудзу. Входження в сівозміну здійснювали одним полем. В 1996 році у трьох полях закінчилась друга ротація сівозміни. В дисертаційній роботі представлені результати досліджень у середньому по трьом полям за першу і другу ротацію сівозміни (1985 – 1996 р.р.). В досліді вивчали порівняльну ефективність різних доз гною та мінеральних добрив, а також дію окремих видів елементів мінерального живлення на родючість грунту та продуктивність зернових культур.

У короткотривалих дослідах вивчали ефективність розкидного та локального внесення мінеральних добрив, вплив інгібіторів нітрифікації та періодичного внесення гною і мінеральних добрив на умови живлення і продуктивність кукурудзи, потребу рослин у елементах живлення за допомогою грунтової та рослинної діагностики, строки та способи внесення гною під озиму пшеницю після чорного пару.

Агрохімічний аналіз зразків ґрунту виконували за загальноприйнятими методами: гумус за Тюріним у модифікації Орлова і Ґріндель з електрофотометричним закінченням: вміст валового азоту та фосфору за методом Гінзбург – Щеглової – Вульфіус; нітрати спектрофотометрично: фосфор і калій за Чириковим у оцтовокислому витягу; рНсол – потенціометрично; обмінні катіони Са++ і Мg++ за Гедройцем; валові та рухомі форми мікроелементів (важких металів) в ґрунті та рослинах на приладі ААS-1. У зразках рослин після спалювання їх у сірчаній кислоті визначали азот за Кьельдалем, фосфор на фотоелектроколориметрі, калій на полум’яному фотометрі; білок, жир, крохмаль та клітковину на приладі “Інфрапід-61”; нітрати – іонометричним методом. Урожайні дані по всім культурам щорічно оброблялись методом дисперсійного аналізу по Доспехову (1979).

ЕФЕКТИВНІСТЬ СІВОЗМІН У ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД СКЛАДУ І ЧЕРГУВАННЯ КУЛЬТУР

Режим вологи в грунті та баланс її після різних культур сівозміни

Основна увага в дослідах була приділена вивченню режиму вологи під озимою пшеницею, кукурудзою та цукровим буряком у залежності від попередників та насиченності їх у сівозміні.

Результати досліджень показали, що вологозабезпеченість озимої пшениці обумовлюється головним чином залишковими запасами вологи після збирання попередників, а також накопиченням її за осіннє-зимовий період. Під паровими попередниками з коротким періодом вегетації (кукурудза на зелений корм, багаторічні трави на один укіс) вони були на 36-40% вищими в порівнянні з культурами більш пізнього строку збирання (озима пшениця, кукурудза на силос). Поряд з цим найбільший приріст вологозапасів у післязбиральний період відмічається на тих посівах, де сильніше висушений ґрунт. Зокрема, приріст вологи в ґрунті при посіві озимої пшениці після кукурудзи на силос становив 51,1%, а по люцерні на один укіс – 25,.3%.

Особливе місце серед попередників по накопиченню вологи займає чорний пар. В період сівби озимої пшениці після нього запаси продуктивної вологи були значно вищими в порівнянні з іншими попередниками. Проте в степових умовах у більшості років вони формуються за рахунок опадів осінньо-зимового періоду. У літній період у паровому полі частіше відмічається повна втрата вологи опадів у зв’язку з тривалим періодом парування ґрунту. Багаторічні дані одержані в дослідах показали, що в середньому за весняно-літній період із півтораметрового шару ґрунту чорного пару було використано на випаровування 61% вологи від її загального запасу. І все ж таки не зважаючи на це, чорний пар на протязі 10 років досліджень забезпечував щорічно дружні та повні сходи пшениці, тоді як після занятих парів своєчасні сходи відмічались 8 із 10 років, а по непарових попередниках (озима пшениця, кукурудза на силос) вони були недружні із-за недостатньої вологозабезпеченості (4 із 10 років).

При збиранні попередників кукурудзи більш високі запаси продуктивної вологи в півтораметровому шарі ґрунту залишались після озимої пшениці(104,9 мм), а найменьшими вони були після цукрового буряку ( 86,5мм). Загальні витрати вологи кукурудзою з врахуванням випадіння опадів на протязі вегетації були практично одинаковими після озимої пшениці, ячменю, кукурудзи та цукрового буряку. Кукурудза в період вегетації використовувала в середньому 38% вологи із ґрунтових запасів і 62% за рахунок опадів.

Вивчення вологозабезпеченості цукрового буряку проводили в ланках сівозміни: чорний пар – озима пшениця – цукровий буряк; вико-овес – озима пшениця – цукровий буряк; цукровий буряк – горох – цукровий буряк.

У період збирання попередників цукрового буряку найменьші запаси вологи в півтораметровому шарі ґрунту залишались після озимої пшениці по чорному пару, а найбільші після гороху. В той же час приріст вологи за осінньо-зимовий період був найменьшим при розміщенні буряку після гороху (112,7 мм). Тому перед посівом цукрового буряку в ланці з чорним паром містилась майже така ж кількість продуктивної вологи (220,4 мм), як і після гороху (223,9 мм). Балансові розрахунки показали, що в середньому за 1980 – 1986 р.р. сумарні витрати вологи на одному гектарі сівозмінної площі становили в сівозміні з 50%-м насиченням озимою пшеницею 3343 т, а в сівозміні з 30%-ю питомою вагою цукрового буряку 3454 т, тобто були більшими на 111 т. Таким чином, насичення сівозміни цукровим буряком приводить до збільшення витрати вологи із кожного гектара сівозмінної площі і зростанню напруги водного балансу в сівозміні. Опади за багаторічними даними в загальному об’ємі витрати вологи на одне поле становили 55-58%.

Забезпеченість ґрунту поживними речовинами та баланс їх

у залежності від попередників і структури сівозміни

Азотне живлення рослин на чорноземних ґрунтах визначається в основному вмістом нітратного азоту. В дослідах встановлена велика динамічність азоту нітратів в залежності від культури і періоду їх вегетації. Найбільша кількість нітратного азоту накопичується на час сівби озимої пшениці після чорного пару і багаторічних трав. Підвищення запасів нітратного азоту в паровому полі і після багаторічних трав на один укіс зумовлено з однієї сторони довшим періодом парування, високою вологістю і кращою аерацією верхнього шару ґрунту, в результаті чого створюються більш сприятливі умови для процесу нітрифікації, ніж після непарових попередників. З іншої сторони рослинні залишки бобових трав акумулюють більшу кількість азоту. В результаті його мінералізації він стає доступним для рослин, в той час як процесс мінералізації рослинних решток озимої пшениці і кукурудзи, багатих клітковиною, протікає з поглинанням азоту із ґрунту. Встановлена певна залежність в розподілу нітратів по профілю ґрунту за осіннє-зимовий період. Якщо восени головна кількість нітратного азоту під озимою пшеницею незалежно від попередників була сконцентрована в верхньому шарі ґрунту (0 - 60 см), то до весни відмічалось зменшення його кількості в цьому шарі ґрунту і помітне підвищення кількості азоту нітратів в шарі ґрунту 60-120 см. При цьому абсолютний вміст азоту під озимою пшеницею по чорному пару і після пару занятого еспарцетом, як осінню, так і на початку весняної вегетації був на 20-30% вищим, ніж після кукурудзи на силос. В нижніх шарах ґрунту (120-300 см) не виявлено такої помітної різниці по вмісту нітратного азоту в залежності від попередників. Динаміка рухомих фосфатів та обмінного калію на протязі вегетації озимої пшениці була більш стабільною і відзначалася меншими коливаннями в порівнянні з динамікою нітратів. Суттєвої різниці по вмісту цих елементів живлення від попередників озимої пшениці не виявлено.

Забезпеченість рослин кукурудзи необхідними елементами живлення, як і озимої пшениці, в деякій мірі залежала від попередніх культур. В середньому за вегетаційний період найбільш висока забезпеченість ґрунту нітратним азотом і розчинними фосфатами відмічалась при розміщенні кукурудзи після цукрових буряків, що можна пояснити післядією більш високих доз мінеральних добрив, внесених під буряк в порівнянні з іншими попередниками (озима пшениця, ячмінь, кукурудза). Помітної різниці в запасах обмінного калію в ґрунті при посіві кукурудзи після різних попередників не виявлено.

Вплив різних ланок сівозміни на запаси рухомих форм поживних речовин в ґрунті під посівами цукрового буряка проявились головним чином в зміні кількості нітратного азоту. Більше його відмічено в ланці сівозміни: чорний пар – озима пшениця і менше при розміщенні цукрових буряків після другої озимини.

Визначення запасів основних елементів живлення в метровому шарі ґрунту по закінченню першої ротації сівозмін показало, що насичення їх зерновими культурами – озимою пшеницею (№10) і кукурудзою (№16) сприяє деякому зменшенню кількості рухомого фосфору в ґрунті (табл. 1).

Таблиця 1

Зміна запасів основних елементів живлення в метровому шарі ґрунту за ротацію сівозміни, кг/га, 1977 – 1986 р.р.

Показники

родючості | Вихідні запаси при закладці досліду | Запаси в кінці першої ротації сівозміни

№1 | №10 | №16 | №7

Легкогідролі-зовуваний азот | 645,1 | 788,8 | 742,1 | 806,4 | 677,9

Р2О5 (по Чирікову) | 522,9 | 759,8 | 574,6 | 591,7 | 720,7

К2О (по Чирікову) | 1638,0 | 1663,2 | 1738,8 | 1713,6 | 1655,8

В той же час при збільшенні питомої ваги цукрових буряків в структурі сівозміни спостерігалось зниження запасів азоту і калію в метровому шарі ґрунту в порівнянні з іншими сівозмінами. Отже, в сівозмінах, насичених зерновими культурами виникає необхідність забезпечення рослин в першу чергу фосфором, а із збільшенням питомої ваги цукрових буряків в структурі сівозміни підвищується роль азоту і калію в живленні рослин.

На основі врожайних даних і хімічного складу рослин визначено винос поживних речовин польовими культурами. Найбільш високим виносом азоту, фосфору і калію з врожаєм характеризується цукровий буряк і озима пшениця по пару. При розміщенні озимої пшениці після чистих і зайнятих парів винос азоту, фосфору і калію був вищим в порівнянні з непаровими попередниками, відповідно, на 24-38, 30-45 і 29-31%. Це зумовлено, з одного боку, неоднаковим вмістом елементів живлення в рослинах, а з іншого – різницею врожаю основної і побічної продукції озимої пшениці в залежності від попередників.

Частка повернення поживних речовин з рослинними рештками по відношенню до виносу із врожаєм становила в озимій пшениці N – 35%, Р2О5 – 34,6%, К2О – 28,8%; в кукурудзі відповідно: 33,0; 29,3; 42,2%; в цукрових буряках – 20,6; 18,1; 11,8%.

Винос азоту, фосфору і калію сівозмінами в цілому, не дивлячись на внесення одинакових доз добрив у розрахунку на гектар сівозмінної площі, відчутно відрізнявся в залежності від набору культур у сівозміні. (табл. 2)

Таблиця 2

Винос азоту, фосфору і калію за ротацію сівозміни, кг/га,

середнє за 1977 - 1986 р.р.

№ сівозміни | N | Р2О5 | К2О | Співвідношення N : Р : К

1 | 115,4 | 53,1 | 110,6 | 2,17 : 1 : 2,08

10 | 110,0 | 50,6 | 90,3 | 2,17 : 1 : 1,78

16 | 119,9 | 55,4 | 90,4 | 2,16 : 1 : 1,63

7 | 134,9 | 54,6 | 134,8 | 2,47 : 1 : 2,47

Більш значна різниця в залежності від структури сівозміни встановлена в виносі азоту та калію і менш значна у виносі фосфору. Найбільш високим виносом азоту й калію відмічалась сівозміна №7 з 30% цукрового буряку, а фосфору – сівозміна №16 з 40% кукурудзи на зерно. Із зміною структури посівів змінювалось і співвідношення елементів живлення в сівозмінах. Так, якщо в сівозміні №16 з насиченням до 40% кукурудзою на зерно на одиницю фосфору виносилось 2,16 одиниць азоту та 1,63 одиниці калію, то в сівозміні №7 з 30% цукрового буряку їх співвідношення розширювалось до 2,47 одиниці азоту і калію.

Незалежно від структури посіву баланс азоту у всіх сівозмінах був негативним з поповненням виносу 81,0 - 96,4%, а фосфору позитивним (145,1 – 158,9%). Баланс калію складався по різному: в сівозмінах із зерновими культурами (№16,10) він був позитивним (114,9 – 115,2%), а в сівозмінах з цукровим буряком ( №7,1) – негативним (77,3 – 94,1%). Найбільш значним дефіцитом азоту і калію відзначилась сівозміна з трьома полями цукрових буряків.

Запаси та баланс гумусу у сівозмінах

Запаси та баланс гумусу в досліді визначали як під окремими культурами, так і в середньому на гектарі сівозмінної площі. Результати досліджень показали, що накопичення гумусу за рахунок пожнивних і кореневих залишків польових культур було найбільшим після багаторічних трав (1,62 –1,71 т/га), а найменшим після цукрових буряків (0,19 – 0,23 т/га). Внесення під озиму пшеницю 30 т/га гною сприяло накопиченню в ґрунті 1,72т/га гумусових речовин, що значно доповнило прихідну частину гумусу як під озимою пшеницею, так і в середньому на гектарі сівозмінної площі.

Інтенсивність розкладання рослинних залишків за осінньо-зимовий період була найбільш високою у цукрового буряку (89-92%), і значно менше мінералізувались залишки багаторічних трав (23-33%).

Висока ступінь мінералізації та незначна кількість нововідтвореного гумусу після збирання врожаю цукрових буряків зумовили найбільш високий дефіцит його в ґрунті під цією культурою (-1,38 т/га). Введення в сівозміну багаторічних трав, а також внесення органічних добрив під озиму пшеницю зумовило накопичення гумусу на гектарі сівозмінної площі (+1,47 т/га).

На мал.1 приведені дані запасу та балансу гумусу, розраховані в середньому на гектарі сівозмінної площі після закінчення першої ротації.

Як видно з наведених даних, включення в сівозміну чорного пару, а також насичення її цукровим буряком збільшувало втрати гумусу та знижувало надходження в ґрунт, що в результаті зумовило негативний баланс його в цілому на гектарі сівозмінної площі (-0,27; -0,28 т/га). В той же час виключення чорного пару та цукрових буряків із структури сівозміни і насичення її зерновими культурами з багаторічними травами позитивно вплинуло на баланс гумусу в ґрунті (+0,07; +0,10 т/га). При цьому слід відмітити, що найбільш високі втрати гумусу спостерігались у сівозміні з чорним паром, а накопичення гумусу за рахунок рослинних залишків було найменшим при насиченні її 30% цукрового буряку.

Ці розрахунки узгоджуються з результатами досліджень вмісту гумусу в метровому шарі ґрунту за ротацію сівозміни в порівнянні з вихідною його кількістю при закладці досліду (табл. 3).

Мал.1. Запаси та баланс гумусу в залежності від структури сівозміни в кінці першої ротації, (0-30 см), т/га .

Таблиця 3

Зміна вмісту гумусу в метровому шарі ґрунту за ротацію сівозміни

(1977 – 1986 р.р.)

ПоказникВихідний вмістСівозміна

№1№10№16№7

%4,144,144,394,464,02

т/га483,4483,2528,8534,8473,0

Приведені дані свідчать про те, що в сівозміні №1 з чорним паром і 10% цукрового буряку кількість гумусу після першої ротації знаходилась на одному рівні з вихідним його вмістом у ґрунті. Насичення сівозміни до 30% цукрового буряку (№7) знизило запаси гумусу на 10,4 т/га, а в сівозмінах (№10; №16) без чорного пару та цукрових буряків вони виросли в порівнянні з вихідною кількістю на 45,1 – 51,5 т/га.

Таким чином, насичення сівозміни цукровим буряком посилюють процеси мінералізації ґрунтових запасів гумусу і знижують його кількість в орному шарі ґрунту. Тому необхідно регулювання гумусового балансу по мірі підвищення концентрації інтенсивних просапних культур. Збільшення їх питомої ваги в сівозміні повинно супроводжуватись відповідним ростом внесення органічних добрив. Введення в сівозміну багаторічних трав покращує стан гумусового балансу в ґрунті.

Фітосанітарний стан посівів у сівозмінах

У дослідах найбільш засміченими були посіви озимої пшениці після багаторічних трав і другої озимини. У середньому за сім років (1980 – 1986 р.р.) по цих попередниках на 1м2 нараховувалось до 35-49 шт. бур’янів. У посівах озимої пшениці по чорному пару кількість бур’янів була найменшою (12шт./м2).

У видовому складі бур’янів у посівах озимої пшениці серед однорічників переважали горець в’юнковий, грицики, лобода біла; серед багаторічників в основному зустрічався осот рожевий.

Посіви кукурудзи менше засмічувались після стерневих попередників (12,4-12,5 шт./м2) і більше після просапних (26,6-32,4 шт./м2). Найбільшу питому вагу в загальній масі бур’янів займала щириця. У посівах кукурудзи після просапних культур щириця складала 55,5-61,4% від загальної маси бур’янів, а після культур суцільного посіву 23,1-26,4%.

Найбільш ефективною ланкою в боротьбі з бур’янами в посівах цукрових буряків є чорний пар – озима пшениця. У середньому за 1980-1986р.р. кількість бур’янів у посівах буряків після парової озимини перед першим міжрядним обробітком складала 19,3 шт./м2. Заміна чорного пару кукурудзою на силос веде до підвищення засміченості посівів цукрових буряків (30,6 шт./м2).

Засміченість посівів у розрахунку на одне поле різних видів сівозмін також була неодинаковою. Виключення з сівозміни чорного пару та насичення зерновими культурами сприяло зростанню засміченості на гектарі орної землі в 1,5-2 рази. Збільшення питомої ваги кукурудзи на зерно в структурі посівних площ зернових культур приводить до збільшення засміченості гектару сівозмінної площі в більшій мірі (61шт./м2), ніж розширення посівів озимої пшениці (43шт./м2). Засміченість посівів цукрових буряків у середньому на трьох полях в порівнянні з сівозміною, де вони займали одне поле збільшилась на 28%.

Отже, чорний пар і озима пшениця відзначаються найбільшим фітосанітарним ефектом. Збільшення в структурі сівозмін питомої ваги кукурудзи та цукрового буряку приводить до підвищення засміченості посівів, що викликає необхідність у додатковому застосуванні механічних та хімічних засобів боротьби з бур’янами.

Кореневими гнилями озима пшениця уражувалась найбільше після стерньових попередників (55,0-56,6%). Більш стійкими до захворювання були посіви озимої пшениці після кукурудзи на зелений корм і силос (30,4-31,1%).

Ураженість кукурудзи летучою та пухирчастою сажкою була нижчою після озимої пшениці (9,5%). Розміщення її по кукурудзі призвело до зростання ураженості цими хворобами (14,7%). Пошкодження кукурудзи дротяником відмічалось більше при розміщенні її в сівозмінах із багаторічними травами і помітно менше в сівозміні з чорним паром.

Врожай і якість озимої пшениці, кукурудзи та цукрового буряку

Результати дослідів показали, що найбільш високий і стійкий врожай озимої пшениці в середньому за 10 років (1977 – 1986 р.р.) забезпечив чорний пар (48,9ц/га). Кращими парозаймаючими культурами були багаторічні трави одного року користування та віко-вівсяна суміш. Серед непарових попередників особливо низькі врожаї в окремі роки і в середньому за 10 років відмічались після повторної озимини (38,1 ц/га). Тут проявилась не тільки незадовільна зволоженність ґрунту в осінній період, але й підвищена засміченість і пошкодження специфічними хворобами та шкідниками. При розміщенні озимини по кукурудзі на силос недобір врожаю зерна в порівнянні з чорним паром становив 8,4 ц/га. Головною причиною зниження врожайності озимої пшениці після кукурудзи на силос було погіршення вологозабезпеченності рослин. Озима пшениця після багаторічних трав і чорного пару мала вміст білку в зерні 16,1 – 16,4% або на 0,5 – 0,8% більше, ніж по непарових попередниках. Перевага багаторічних трав і чорного пару в порівнянні з непаровими попередниками спостерігалась і по інших показниках якості зерна: клейковині в борошні та об’єму хліба. Різний вплив попередників на якість зерна озимої пшениці обумовлюється головним чином вологозабезпеченністю грунту та наявністю поживних речовин, зокрема нітратів. Багаторічні трави та чорний пар, які мають кращі дані по цих показниках, сприяють формуванню зерна більш високої якості.

Найбільш високі врожаї зерна кукурудзи в середньому за 10 років (1977–1986р.р.) одержані при розміщенні її після цукрового буряку (55,3 ц/га). Головну роль в цьому відіграли підвищенні дози мінеральних добрив, внесені під цукровий буряк ( N120Р120К120).

На рівень продуктивності кукурудзи в значній мірі вплинули умови зволоження в роки дослідів. У сприятливі по зволоженню роки в порівнянні з посушливими врожай зерна підвищувався майже в два рази. Однак при цьому вплив попередніх культур на врожай кукурудзи зберігався. Більш високим він був після цукрового буряку, а самим низьким – після кукурудзи на зерно. Аналіз зразків кукурудзи на вміст протеїну, крохмалу та жиру показав, що попередні культури не проявили суттєвого впливу на якість зерна.

Врожай корнеплодів у середньому за 10 років у ланці сівозміни чорний пар – озима пшениця становив 456 ц/га. Непоганим попередником цукрового буряку виявилась озима пшениця після кукурудзи на силос (438 ц/га). Недобір врожаю корнеплодів у ланці цукровий буряк – горох – цукровий буряк у порівнянні із ланкою з чорним паром був найбільшим і склав 85 ц/га. Вміст цукру в корнеплодах коливався в межах 16,7 – 17,3% і був найбільшим у ланці з чорним паром.

Продуктивність, економічна та біоенергетична ефективність сівозмін

Визначення продуктивності сівозмін та їх економічної ефективності показали, що вихід продукції та прибуток з гектару сівозмінної площі в значній мірі підвищувались при насиченні кукурудзою і особливо цукровим буряком (табл.4).

Таблиця 4

Продуктивність і економічна ефективність 1 га сівозмінної площі

(середнє за 1977 – 1986 рр.)

Показники | № сівозміни

1 | 10 | 16 | 7

Зерно, ц | 24,4 | 27,9 | 39,2 | 20,2

Кормові одиниці, ц | 72,9 | 67,1 | 72,2 | 93,9

Перетравний протеїн, ц | 5,34 | 4,88 | 5,35 | 6,90

Вартість продукції, крб | 759 | 546 | 629 | 1057

Витрати, крб | 233 | 212 | 188 | 316

Прибуток, крб | 526 | 334 | 441 | 741

*В цінах 1986 р.

Із наведених даних видно, що збільшення в структурі посіву кукурудзи до 40% забезпечило найбільш високі збори зерна, а при введенні в сівозміну третього поля цукрового буряку одержано найбільший збір кормових одиниць і перетравного протеїну. Насичення сівозміни озимою пшеницею не визвало помітного росту валової продукцї та її якості. Пов’язано це з тим, що в результаті високого насичення сівозміни озимою пшеницею частина її розміщувалась після гірших попередників, що приводить до недобору зерна та погіршення його якості. Що стосується виробничих затрат, то на їх показники впливала ступінь насичення цукровим буряком, який є одним із найбільш трудомістких культур. Витрати із розрахунку на одиницю площі в сівозміні з 30%-им насиченням цукровим буряком були на 30 – 50% вищі в порівнянні з сівозмінами, де цукровий буряк відсутній в структурі посіву.

Сучасний етап розвитку землеробства потребує нових підходів у використанні сівозмін. Особливу увагу потрібно приділяти не тільки підвищенню продуктивності та економічної ефективності сівозмін, але і економному використанню джерел енергії, збереженню родючості ґрунту.

Мал. 2. Ефективність гектару площі сівозміни та запаси гумусу в залежності від структури посіву (середнє за 1977 – 1986 г.г.)

На мал. 2 представлені основні показники ефективності сівозмін і запасів гумусу в метровому шарі ґрунту. Як бачимо, при насиченні сівозміни до 30% цукровим буряком, поряд із підвищенням продуктивності та прибутку з гектару орної землі, зростають витрати енергії на виробництво продукції, а також знижуються запаси гумусу в порівнянні з сівозміною, де в структурі посіву переважають зернові культури та відсутні цукрові буряки. Тому при розробці структури сівозмін однією із обов’язкових умов повинна бути здатність агроекосистем відновлювати родючість грунту, виходячи з конкретних матеріальних і енергетичних ресурсів господарств.

Продуктивність сівозмін у залежності від обробітку грунту

Результати досліджень показали, що незалежно від того, що при комбінованому обробітку ґрунту відмічалось незначне підвищення запасів гумусу та рухомих елементів живлення в верхньому шарі ґрунту, але це не сприяло позитивному впливу на продуктивність сівозміни. Вихід кормових одиниць в середньому з гектару сівозмінної площі при комбінованому обробітку ґрунту становив 90,8 ц, або був на 3 ц нижчим у порівнянні з оранкою. При цьому засміченність посівів у розрахунку на одне поле зросла на 16%.

ВПЛИВ ДОБРИВ НА РОДЮЧІСТЬ ГРУНТУ І ПРОДУКТИВНІСТЬ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР У СІВОЗМІНІ

Головною метою досліджень було визначення оптимальних доз і співвідношень органічних та мінеральних добрив в інтенсивній зернопросапній сівозміні з 100% насиченням зерновими культурами. Так як входження в сівозміну проводилось щорічно одним полем, то це дозволило визначити та рекомендувати виробництву найбільш ефективні дози добрив на гектарі сівозмінної площі з врахуванням вихідного рівня забезпеченності ґрунтів поживними речовинами.

Ефективність гною та мінеральних добрив у сівозміні

Аналіз експериментального матеріалу показав, що для повноцінного використання органічних і мінеральних добрив їх треба застосовувати в певній системі, одним із важливих положень якої є раціональне поєднання їх у сівозміні з врахуванням біологічних особливостей рослин і родючості ґрунту.

Систематичне внесення гною та мінеральних добрив у сівозміні супроводжується збільшенням запасів гумусу в грунті. Відмінність впливу мінеральних добрив і гною на запаси гумусу в грунті зумовлена головним

чином неодинаковою кількістю та якістю органічної речовини, що заорюється; при застосуванні мінеральних добрив це органічна речовина кореневих і пожнивних залишків, створюванних додатковим врожаєм, а у випадку застосування гною до них приєднується і органічна речовина самого гною. В