ІНСТИТУТ ГРУНТОЗНАВСТВА ТА АГРОХІМІЇ

ім.О. Н.СОКОЛОВСЬКОГО УААН

ЗАХАРЧЕНКО Еліна Анатоліївна

УДК 631.8:631.89:631.445.4

АГРОХІМІЧНА ОЦІНКА ВИКОРИСТАННЯ АМОФОСФОГІПСУ

ЯК ДОБРИВА В УМОВАХ ЧОРНОЗЕМУ ТИПОВОГО

ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

06. 01. 04. – агрохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Харків - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківському державному аграрному університеті

ім. В.В. Докучаєва, Міністерство аграрної політики

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор,

КУЛЄШОВ Михайло Миколайович,

Харківській державний аграрний університет

ім. В.В. Докучаєва, завідувач кафедри агрохімії

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник, ЛІСОВИЙ Микола Вікторович, Інститут грунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського УААН, завідувач лабораторії математичного моделювання та управління хімізацією

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник КОВАЛЕНКО Володимир Юхимович, Інститут зернового господарства УААН,

завідувач лабораторії агрохімії та грунтознавства

Провідна установа - Національний аграрний університет, кафедра агрохімії та якості сільськогосподарської продукції ім. О.І. Душечкіна, Кабінет Міністрів України, м. Київ.

Захист відбудеться "30" січня 2001 р. о 10 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д .354.01. в Інституті грунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського УААН, 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту грунтознавства та агрохімії ім.О.Н. Соколовського УААН, 61024, м. Харків, вул. Чайковського, 4.

Автореферат розісланий " 29 " грудня 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Павленко О.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Обов'язковою умовою сучасного сільськогосподарського виробництва є застосування мінеральних добрив, серед яких високою окупністю врожаєм характеризуються азотовмісні амонійні хімічні сполуки. У той же час застосування цих добрив має такі негативні показники, як низький ступінь використання азоту рослинами, короткочасність дії за рахунок інтенсивної необмінної фіксації амонію грунту та декальцинуючий вплив на грунт.

Усунути вказані недоліки при одночасній оптимізації азотного режиму в системі "добриво – грунт - рослина" можливо при застосуванні комплексного добрива нового покоління - амофосфогіпсу (АФГ), сировинною базою для виробництва якого є крупнотонажні відходи коксохімічної та суперфосфатної промисловості України.

Таким чином, дослідження ефективності використання АФГ як комплексного добрива нового покоління в умовах чорнозему типового Лівобережного Лісостепу України є актуальним науково-практичним завданням.

Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до планів наукових досліджень Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва. В період з 1996 по 1999 рр. вона була складовою частиною тематики кафедри агрохімії ХДАУ, що виконувалася згідно з державною науково-технічною програмою 03.02. "Охорона і відтворення родючості грунтів. Розробка засобів підвищення ефективності дії добрив, зменшення втрат поживних речовин з продуктами ерозії". Номер державної реєстрації 0196U014686.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи було дати агрохімічну оцінку використання амофосфогіпсу як добрива в умовах чорнозему типового Лівобережного Лісостепу України.

Об’єкт дослідження - процеси, які проходять у системі " добриво – грунт - рослина" та визначають рівень біопродуктивності культурної агроекосистеми за рахунок оптимізації середовища на вході системи.

Предмети дослідження містяться в межах системи " добриво – грунт - рослина". Це комплексне добриво нового покоління АФГ (амофосфогіпс), чорнозем типовий легкоглинистий Лівобережного Лісостепу України та злакові культури суцільної сівби (ярий ячмінь та озима пшениця).

Для виконання поставленої мети вирішувалися такі завдання:

дослідити складові агрохімічної ефективності амофосфогіпсу в цілому та його головних компонентів при одноразовому внесенні протягом кількох вегетацій;

здійснити експериментальні польові дослідження ефективності АФГ в межах норм N50 - N150 з інтервалом N25;

вивчити вплив АФГ на розвиток, фотосинтез, мінеральне живлення, продуктивність і якість рослин ячменю та озимої пшениці в дії та післядії;

виявити вплив АФГ на основні агрохімічні показники чорнозему типового;

визначити зміни у фракційному складі грунтового амонію під дією внесеного АФГ;

розрахувати інтенсивність дефіксуючого ефекту АФГ у відношенні до необмінно поглиненого грунтом амонію;

науково обгрунтувати належність АФГ до комплексних добрив з пролонгуючим ефектом (нове покоління) та їх різницю у порівнянні з повільнодіючими добривами;

знайти мінімальне дозування АФГ для одержання достовірної ефективності при післядії;

дати економічну оцінку ефективності АФГ в межах досліджуваних норм при дії та післядії.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети використовувались загальновідомі, а також оригінальні методи досліджень, які дали можливість отримати наукову інформацію відносно процесів в межах об’єкту та предметів дослідження для одержання якісних та кількісних параметрів агрохімічної оцінки ефективності амофосфогіпсу на чорноземі типовому Лівобережного Лісостепу України. Це перш за все проведення стаціонарного польового та вегетаційних дослідів із супутніми фенологічними спостереженнями, біометричними вимірюваннями, відбором та аналітичним дослідженням рослинних та грунтових зразків, проведення загальних обліків і математичного обробітку, розрахунку економічної ефективності.

Наукова новизна і теоретичне значення роботи. Вперше в Лівобережному Лісостепу України в умовах чорнозему типового було вивчено вплив АФГ в межахN150 на розвиток, фотосинтез, мінеральне живлення, продуктивність і якість рослин ячменю й озимої пшениці в дії та післядії. Встановлено закономірності впливу АФГ на азотний режим і основні агрохімічні показники грунту, а також ступінь дефіксуючого ефекту у відношенні до амонію, необмінно фіксованого грунтом. Науково обгрунтовано та експериментально доказано належність АФГ до добрив нового покоління з пролонгуючим ефектом. Подано економічну оцінку використання АФГ на чорноземі типовому.

Практичне значення одержаних результатів. Обгрунтована доцільність створення комплексного добрива амофосфогіпсу на основі промислових відходів у вигляді сульфату амонію та фосфогіпсу.

Застосування такого добрива може зменшити дефіцит мінеральних добрив і вирішити важливу природоохоронну проблему забруднення навколишнього середовища.

Експериментально обгрунтовано можливість застосування амофосфогіпсу як добрива нового покоління з пролонгуючим ефектом в умовах чорнозему типового Лівобережного Лісостепу України.

Особистий внесок здобувача. Автором проведені польові та вегетаційні досліди з добривами, що вивчались, встановлена агрохімічна оцінка та визначена економічна ефективність амофосфогіпсу під злакові культури. Проведений математичний аналіз результатів досліджень, узагальнені наукові положення, сформульовані висновки та пропозиції виробництву.

Апробація роботи. Результати досліджень доповідались: на засіданнях кафедри агрохімії Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва; на науковій міжвідомчій конференції молодих вчених і спеціалістів "Теоретичні та прикладні аспекти сучасних проблем грунтознавства і агрохімії" (Харків, 1997 р.), яка пройшла в ІГА ім. О.Н. Соколовського; на наукових конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів факультету агрохімії і грунтознавства ХДАУ (Харків, 1997-1999 рр.); на міжнародній науково-практичній конференції "Ноосфера та окультурення грунтів", присвяченій пам’яті професора О.М. Грінченка (ХДАУ, 1999 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано чотири наукові роботи у виданнях, затверджених ВАК як фахові.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків, списку використаної літератури, додатків. Загальний обсяг роботи становить 193 сторінки, з яких основний текст поданий на 147 сторінках тексту комп’ютерного набору, має 53 таблиці і 30 рисунків. Додатки викладені на 21 сторінці, містять 12 таблиць та 16 рисунків. До списку використаних літературних джерел входить 241 найменувань, з них 67 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Обгрунтування необхідності проведення досліджень. Згідно з літературним оглядом, нашу увагу привернула можливість комплексування коксохімічного сульфату амонію з фосфогіпсом у співвідношенні 1 і створення на цій основі комплексного добрива амофосфогіпсу (АФГ).

За хімічним складом АФГ - це суміш сірчанокислих та фосфорнокислих солей кальцію, сірчанокислого амонію, а також мікрододатків, які не містять токсичні домішки. Саме вдале поєднання катіонів амонію і кальцію, а також аніонів сульфату та ортофосфату визначає екологічну чистоту та безбаластність добрива. АФГ має наступну кількісну характеристику щодо вмісту головних компонентів,N загальний - 14,3, СаSО4 - 24,0, Р2О5 - 1,0.

Умови і методика проведення досліджень. Польовий дослід був закладений у серпні 1995 р. на території дослідного поля Харківського ДАУ ім. В.В. Докучаєва. Грунт дослідного поля - чорнозем типовий глибокий легкоглинистий на карбонатному лесі, який характеризується такими агрохімічними показниками в шарі 0-20 см: рНксl - 6,7; Нг - 2,62 мг- екв.; NН4 обм. - 1,30; Р2О5 сн3соон - 10,59; К20 сн3соон - 22,5; NО3 -1,4 мг на 100 г грунту. Вміст гумусу - 5,4-5,5%.

Метеорологічні умови в роки досліджень відрізнялись від середньобагаторічних і не були подібні між собою на протязі трьох років. З трьох років найбільш сприятливим за опадами та температурою був 1997 р. Вегетаційний період 1998 р. проходив в умовах досить високих температур повітря з недостатнім рівнем опадів.

Польові дослідження проводили за наступною схемою: 1 - контроль (без добрив); 2 - контроль (резервний); 3 - АФГ - N50; 4 - АФГ - N75; 5 - АФГ - N100; 6 - АФГ - N125; 7 - АФГ - N150. Повторність досліду чотирикратна. Площа облікової ділянки 50 м2, засівної - 60 м2. Довжина ділянки - 12 м, ширина - 5 м. Загальна площа під дослідом - 1680 м2.

У 1996 році вивчалась дія добрива, у 1997 році - дія та післядія, а у 1998 році - післядія. Дослідною культурою у 1996 р. був ярий ячмінь, в 1997-1998 рр. - озима пшениця. Агротехніка вирощування культур загальноприйнята для зони.

Біометричні вимірювання проводили через кожні 10 діб. Відбір рослинних зразків проводили у фази розвитку дослідних культур: кущіння, цвітіння та повна стиглість. Дослідні зразки піддавали мокрому озоленню за модифікацією Г.М. Лясковського, потім в них визначали азот та фосфор фотоколориметричним методом; калій - на полуменевому фотометрі. У фазі колосіння рослин визначали вміст хлорофілу у спиртовій витяжці на КФК-3. Облік урожайності проводили методом спробних снопів з 1 м2. Визначали масу зерна в одному колосі і масу 1000 насінин, вимірювали довжину колосу, рахували число продуктивних стебел в снопах з площі 0,25 м2. Зерно також досліджували на вміст азоту, фосфору, калію і кальцію та сирої клейковини.

Відбір грунтових зразків на глибині 0-20 і 20-40 см проводили у три строки: у фазі сходів, цвітіння та після збирання врожаю. В них визначали лужногідролізований азот за Корнфілдом; нітратний азот - з дісульфофеноловою кислотою; амонійний азот - з реактивом Неслера, фотоколориметрично; вміст рухомих сполук фосфору і калію за методом Чирикова у модифікації ЦІНАО; гідролітичну кислотність - за методом Каппена; вміст водорозчинного кальцію - на полуменевому фотометрі; фракційний амоній - за методом М.М. Кулєшова.

Були закладені три вегетаційні досліди за наступними схемами.

Вегетаційний дослід №1

1. Контроль (без добрив).

2. Гіпс (СаSО4 ·2Н2О) - із розрахунку 500 кг/га.

3. Вапно (СаСО3) - за кількістю кальцію у гіпсі.

4. Сульфат натрію (Nа2SО4) - за кількістю сульфату у гіпсі.

5. СаСО3 + Nа2SО4 - за кількістю кальцію та сульфату у гіпсі.

Вегетаційний дослід №2

1. Контроль (без добрив).

2. Гіпс (СаSО4 ·2Н2О) - із розрахунку 500 кг/га.

3. Вапно (СаСО3) - за кількістю кальцію у гіпсі.

4. Сірка елементарна - за кількістю сірки у гіпсі.

5. СаСО3 + сірка елементарна - за кількістю кальцію та сірки у гіпсі.

Вегетаційний дослід №3

1. Сульфат амонію (NН4)2SО4 - N50 - фон.

2. Фон + гіпс - 500 кг/га.

3. Фон + вапно (за кількості кальцію у гіпсі).

4. Фон + сірка елементарна (за кількістю сірки у гіпсі).

5. Фон + вапно + сірка елементарна - за кількістю кальцію та сірки у гіпсі.

Дослідна культура - кукурудза. Грунт був відібраний з дослідного поля з глибини 0-20 см. Перші два досліди були закладені у скляних посудинах ємністю 1 л і діаметром 10 см, третій дослід - у посудинах ємністю 0,6 л і діаметром 8 см.

Протягом вегетації дослідних рослин виміряли їх висоту через кожні шість-сім днів, площу листової поверхні; у фазу семи листків рослини зрізали і розраховували рослинну масу, визначали вміст азоту, фосфору і калію, як зазначено вище.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження складових ефективності гіпсу в умовах чорнозему типового (вегетаційні досліди). Проведення вегетаційного досліду №1 показало, що за час вегетації практично на всіх варіантах удобрення виявлено чіткий позитивний вплив на розвиток рослин в порівнянні з контролем при відсутності суттєвої різниці між ними. Це свідчить про те, що складові компоненти гіпсу стимулюють розвиток рослин, тобто наявність у грунті додаткової кількості кальцію чи сульфат-іонів супроводжується позитивним впливом на дослідні рослини. Найвищий вміст азоту в рослинах виявився на варіантах із внесенням вапна і поєднання вапна і сульфату натрію - 1,46%. На варіанті з гіпсом - 1,26, при значенні на контролі і на варіанті із внесенням чистого сульфату натрію - 1,18 і 1,20 відповідно. Одержані дані показали, що внесені добрива майже не впливають на вміст фосфору і калію. Суха маса рослин виявилася найбільшою у варіанті з внесенням вапна і сульфату натрію - 4,6 на відміну від контролю - 2,8 г. Варіант з внесенням гіпсу характеризується дещо меншими величинами - 4,0 г, з СаСО3 - 3,7, з Nа2SО4 - 3,5. У всякому разі можна з упевненістю констатувати стимулюючу дію всіх досліджуваних добрив на розвиток рослин. Мабуть, це обумовлено тим, що в кожному з них обов’язковим компонентом є той чи інший іон, який складає молекулу сульфату кальцію. Безумовно, спостерігається деяка інгібуюча дія натрію, але вона компенсується позитивним впливом сульфат-іонів.

У вегетаційному досліді №2 виміри висоти показали, що рослини на варіантах з внесенням вапна окремо і у поєднанні з елементарною сіркою були вищими, ніж на варіанті з гіпсом (63,2; 63,0 і 61,9 см відповідно), а на варіанті з внесенням сірки - дещо нижчими, ніж на контролі (59,3 і 55,3 см відповідно). Площа листової поверхні була найбільшою у варіанті з поєднанням вапна та сірки - 71,3, дещо меншою на варіанті з гіпсом - 70,3 см2. На інших варіантах площа близько 65 см2 при показниках на контролі 61 см2. Що стосується вмісту азоту в рослинах, то він поступово зростає з першого варіанту по останній, з 1,17 до 1,58%. Однакову масу рослини мали на варіантах з внесенням вапна та при його сполученні з елементарною сіркою - 4,32 г. Щодо чистої сірки, то для цього варіанта одержані значення - 3,4 г, для гіпсу – 3,8 г і вони були вищими від контролю (3,2 г). Таким чином, розмежовувати ефект кальцію і сірки на азотне живлення було б неправильним, тому що при сумісному використанні сполучаються як індивідуальні дії кожного з них, так і ефект сінергізму, який виявляється за рахунок взаємного посилення.

Аналізуючи дані вегетаційного досліду №3, треба сказати, що такі показники як висота рослин, площа листків, вміст азоту і суха маса були найвищі на варіанті з внесенням сульфату амонію з гіпсом. Найнижчими показниками (крім висоти) характеризувався варіант з внесенням чистої сірки. Цікаво, що вміст азоту на контролі та на другому і третьому варіантах був однаковим. Безсумнівно, що більша суха маса на варіанті із внесенням сульфату амонію разом з гіпсом обумовлена процесом утворення комплексної розчинної солі кальцій-сульфат амонію, так і дефіксацією амонію з кришталевих решіток глинистих мінералів. Таким чином, результати, одержані при проведенні вегетаційного досліду №3, свідчать про нівелюючий вплив сульфат-амонійного фону на ефективність сірчанокислого кальцію і його компонентів.

Дослідження ефективності амофосфогіпсу в умовах чорнозему типового в дії та післядії (польовий дослід). Ріст, розвиток і фотосинтетична діяльність дослідних рослин. Дані замірів висоти дослідних рослин показали, що диференціація інтенсивності ростових процесів спостерігається вже у фазі кущіння культур. Так, у 1996 р. різниця у висоті рослин ячменю у цю фазу між окремими варіантами варіює від 1 до 13 см. Це свідчить про стимулюючу дію азоту АФГ на зростання рослин. Збільшення висоти відбувається паралельно зі збільшенням дози азоту. Найбільша різниця по висоті між контролем та максимальною дозою добрив становила 19,7 см у фазу колосіння.

Така ж тенденція до збільшення висоти спостерігалася у рослин озимої пшениці в 1997 р. Різниця між контролем і варіантом АФГ - N150 у фазу колосіння склала 31,2 см. Мабуть, така стимулююча дія на відміну від даних 1996 р. обумовлена, по-перше, дуже добрими гідротермічними умовами для розвитку рослин, а по-друге, виявляється як пряма дія добрива, так і післядія, тобто проявляється ефект пролонгації.

Щодо висоти рослин у 1998 р., то у фазу колосіння різниця між контролем і АФГ-N150 склала 17,3 см. Отримані результати свідчать про суттєвий вплив всього спектру дозувань АФГ на приріст рослин озимини у перший строк післядії. Аналогічна дія добрив характерна і для площі листової поверхні та маси рослин.

Дещо інші дані отримані по вмісту хлорофілу в дослідних рослинах. В усі три роки досліджень спостерігається збільшення вмісту хлорофілу і показників інтенсивності фотосинтезу під впливом зростаючих доз АФГ. Максимальний ефект показали у 1997 і 1998 рр. варіанти АФГ-N125 і АФГ-N150. Що стосується менших доз, то вони мало відрізнялися від контролю.

Таким чином, наведені вище результати трирічних досліджень дозволяють зробити висновок про існування стабільної, чітко вираженої залежності між внесеними добривами, біометричними показниками і параметрами фотосинтетичної діяльності не тільки в роки дії, а і в першій рік післядії.

Особливості мінерального живлення дослідних рослин. Використання АФГ дало суттєве підвищення вмісту азоту в дослідних рослинах. В табл.  наведені результати по визначенню азоту у фазу цвітіння рослин, коли спостерігалася найбільша різниця між варіантами.

При порівнянні різноудобрених варіантів чітко видно, що найкраще забезпечені азотом рослини з максимальним дозуванням АФГ (АФГ-N125 і N150). Але всі варіанти з внесеним АФГ у роки дії добрива перевищують дані на контролі.

Таблиця 1

Вміст азоту в дослідних рослинах у фазу цвітіння, %

Варіант Ярий ячмінь Озима пшениця

досліду 1996 р. 1997 р. 1998 р.

Контроль 1,25 1,86 1,72

АФГ - N50 1,55 1,88 1,78

АФГ - N75 1,68 1,99 1,82

АФГ - N100 1,85 2,20 1,81

АФГ - N125 2,08 2,13 1,87

АФГ - N150 2,27 2,99 1,89

Порівнюючи вміст азоту у рослинах озимини вегетацій 1997 і 1998 рр. можна чітко визначити, що цього елемента у рік післядії знаходиться набагато менше в рослинах, ніж у рік дії.

Аналіз даних по визначенню фосфору і калію в рослинах свідчить про те, що внесення добрив не сприяє суттєвому впливу на забезпеченість рослин цими елементами.

Агрохімічні показники грунту за період досліджень. Вміст лужногідролізованого азоту на протязі вегетації рослин трьох років досліджень коливався від 8 до 21 мг/100 г грунту. Максимальний вміст азоту в грунті спостерігається у фазу кущіння. В цей час особливо чітко виявляється різниця між варіантами досліду. Так, у шарі грунту 0-20 см вміст лужногідролізованого азоту на контролі становив 15,46, а на варіанті АФГ-N150 - 19,00 мг/100 г грунту. Протягом вегетації дослідних рослин забезпеченість грунту лужногідролізованою формою азоту зменшується, при цьому згладжуються різниці між варіантами, що обумовлено як мікробіологічною активністю грунту, так і діяльністю кореневої системи рослин. Знайдені закономірності характерні як для орного, так і підорного шару грунту. У 1998 р. вміст лужногідролізованого азоту у перші два строки був близький до даних 1996 р., на деяких варіантах спостерігалося навіть його підвищення за рахунок пролонгуючого ефекту АФГ. Це відмічено для варіантів N75-N150.

Що стосується вмісту амонійного азоту, то для динаміки його у грунті характерні ті ж закономірності, які спостерігалися для лужногідролізованого, тобто максимальний вміст азоту у фазу кущіння становить на контролі 4,33 і 2,91 та на варіанті АФГ-N150 - 7,55 і 3,25 мг/100 г грунту у 1996 і 1997 рр. відповідно. Дані 1998 р. характеризуються дещо меншими величинами та суттєвої різниці між варіантами не виявлено. Таке явище ймовірно пов’язане з мінералізацією лужногідролізованого азоту та звільненням кількості раніше фіксованого амонію, тобто з ефектом пролонгації АФГ.

Визначення вмісту нітратного азоту виявило ті ж закономірності, як і для розглянутих вище форм азоту, але на іншому кількісному рівні. Цікаво, що у 1998 р. у фазі кущіння виявилася досить чітка залежність підвищення вмісту нітратів від внесених доз добрива, хоча у 1997 р. після збирання урожаю такої дії не спостерігалося. Значна різниця між окремими варіантами досліду протягом усієї вегетації спостерігається для шару 20-40 см. Сезонна динаміка характеризується кривою з максимумом посередині.

Наші дослідження по вмісту фосфору у грунті показали, що різниця між контролем та удобреними варіантами становить 1-2 мг/100 г грунту. Щодо впливу амофосфогіпсу на вміст рухомих форм калію у грунті, то тут не виявлено яких-небудь різниць між варіантами досліду.

Внесення АФГ викликає суттєве підвищення гідролітичної кислотності. У таблиці наведені результати за роки досліджень, які були одержані після збирання врожаю. Вибір саме цього строку обумовлений тим, що за той час, який пройшов до нього, відбувалася інтенсивна взаємодія добрив із грунтом і якщо й пройшли які-небудь зміни в результаті цього процесу, то його наслідки найбільш чітко виражені саме наприкінці вегетаційного періоду.

Як видно з приведених даних, внесене добриво значно підкислює грунт, особливо у дозах N125 і N150. На цих варіантах у шарах 20-40 см грунту гідролітична кислотність у 1996 р. перевищує 4 мг-екв. Н +/100 г грунту, при значенні на контролі 2,9 мг-екв.

Таблиця 2

Гідролітична кислотність грунту після збирання врожаю

дослідних культур у роки досліджень, мг-екв. Н+/100 г грунту

Варіант досліду 1996 р. 1997 р. 1998 р.

Контроль 2,89 3,04 2,79 2,89 1,69 1,70

АФГ - N50 2,85 3,37 3,01 2,71 1,75 1,59

АФГ - N75 2,99 3,37 4,48 2,71 1,84 1,91

АФГ - N100 2,98 3,94 4,34 2,78 1,85 2,13

АФГ - N125 3,85 4,20 4,67 2,50 1,91 3,24

АФГ - N150 3,94 4,11 4,50 2,67 1,99 3,49

Примітка. У чисельнику - шар грунту 0-20 см; у знаменнику - 20-40 см.

У 1997 році дані трохи вищі ніж у попередньому році. 1998 рік характеризувався дуже сильною посухою. Ця обставина, напевно, сприяла зниженню величини гідролітичної кислотності на всіх варіантах досліду поряд із післядією добрива та проявом буферної здатності грунту.

У вмісті водорозчинного кальцію в грунті по варіантах досліду у першій рік дії АФГ практично не відбувалося змін. Це зрозуміло, тому що розчинність сірчанокислого кальцію низька і потрібен час для появи значної кількості кальцію в іонному вигляді. Крім того, якщо він і з’явиться, то в першу чергу він буде поглинатися колоїдним комплексом грунту. Та тільки після його насичення іон кальцію може з’явитися у грунтовому розчині. Саме цей процес спостерігався у 1997 році. При незмінності вмісту кальцію на контролі на всіх удобрених варіантах досліду кількість водорозчинної форми цього елементу підвищилася у 1,5-2,0 рази. При цьому треба мати на увазі, що значна кількість водорозчинного кальцію взяла участь у процесі дефіксації амонію, переходячи з водорозчинного стану у міжплощинні простори кришталевої решітки глинистих мінералів.

У посушливий 1998 рік вміст кальцію різко знизився, напевно тому, що в умовах дефіциту вологи вряд чи можна очікувати його великої кількості у грунті. Крім того, у першій рік післядії значна кількість цього елемента була витрачена на процес дефіксації раніше поглиненого амонію. Іншими словами, кальцій із складу АФГ пролонгував дію добрива, дефіксуючи раніше поглинений глинистими мінералами амонійний азот, що підтверджую дані по визначенню фракційного складу грунтового амонію.

Так, по даним 1996 р., встановлено, що в неудобреному грунті у фазу кущіння найменша кількість амонію подана водорозчинною та обмінною фракціями, які приблизно однакові та становлять 5-6 мг/100 г грунту. Фракція слабофіксованого амонію становить 10-11 мг/100 г грунту і суттєво поступається фракції сильнофіксованого - 15 мг/100 г грунту. В сумі загальна кількість фракцій становить 35 мг/100 г грунту. З часом кількість слабо- і сильнофіксованої фракцій амонію істотно збільшується, тобто процес фіксації мінералізованого амонійного азоту під кінець вегетації стає ще більш інтенсивним.

При збільшенні доз АФГ спостерігається рівномірне збільшення всіх фракцій грунтового амонію. Максимальний вміст загального амонію був одержаний на варіанті АФГ-N150 при досягненні величини майже 45 мг/100 г грунту.

Якщо у 1996 р. і на початку 1997 р. кількість сильнофіксованих форм амонію на удобрених варіантах або збільшувалась залежно від дози добрива, або знаходилась на тому ж рівні, то вже у фазу цвітіння 1997 р. спостерігається тенденція до зменшення цієї фракції із збільшенням азоту в добриві (рис. 1).

Зменшення слабофіксованого амонію відбувається з дози N100. Але вміст водорозчинного та обмінного амонію із зростанням дози азоту продовжує збільшуватися. Саме у цьому виявляється пролонгуючий ефект АФГ. Фіксований за попередній рік амоній добрив (фіксація відбулася досить швидко) починає зазнавати дефіксації під впливом збільшення розчинності сірчанокислого кальцію за рахунок утворення комплексної солі кальцій-сульфат амонію. І в рік післядії (1998 р.) при відносній незмінності фракційного складу амонію на неудобреному варіанті протягом вегетації на варіантах з використанням АФГ теж йде інтенсивний процес дефіксації амонію (на варіанті N150\ у фазу кущіння загальна кількість фіксованого амонію 22 мг, у фазу цвітіння 15 мг і в момент збирання врожаю 13 мг/100 г грунту).

Визначення ступеню фіксації у 1996 р. виявило, що цей показник на удобрених варіантах не збільшується залежно від внесеного азоту добрив, а залишається або на тому ж рівні, або навіть знижується у порівнянні з контролем. У 1997 р. і на початку 1998 р. спостерігається зменшення ступеню фіксації на удобрених варіантах із зростанням азоту в добриві у порівнянні з контролем (від 0,71 до 0,57 у фазу цвітіння 1997 р.).

Отже, АФГ можна характеризувати як добриво нового покоління, яке впродовж одного-двох років забезпечує післядію за рахунок специфічної взаємодії його компонентів з грунтом. При прямій дії АФГ протягом деякого часу відбувається інтенсивне накопичення амонію у фіксованому стані. Дефіксуючий ефект гіпсу у перші роки не використовується завдяки повільної розчинності цієї сполуки. Якщо у силу певних умов добриво не застосовується, то дуже чітко виявляється ефект післядії. Цей процес виникає під дією розчинності гіпсу, який сприяє дефіксації раніше фіксованого амонію добрив.

Урожайність, структура та якість врожаю. Використання АФГ у зростаючих дозах за вмістом азоту дозволяє суттєво збільшити вихід зерна рослин пропорційно внесенню дози азоту (табл. 3).

Урожай культур на варіанті АФГ-N150 у 1996-1997 рр. більш ніж у три рази перевищує урожай на контролі. Щодо даних 1998 р., то всі удобрені варіанти характеризуються також підвищенням урожайності від внесених в грунт різних доз добрив.

Таблиця 3

Урожайність зерна дослідних культур в 1996-1998 рр., ц/га

Варіант Ярий ячмінь 1996 р. Озима пшениця

досліду 1996 р. 1997 р. 1998 р.

урожайність приріст урожайність приріст урожайність приріст

Контроль 10,1 - 19,4 - 14,3 -

АФГ-N50 16,8 6,7 27,3 7,9 17,8 3,5

АФГ-N75 18,5 8,4 47,7 28,3 25,3 11,0

АФГ-N100 25,1 15,0 47,6 28,2 27,5 13,2

АФГ-N125 29,8 19,7 57,5 38,1 29,6 15,3

АФГ-N150 36,2 26,1 66,6 47,2 32,1 17,8

НСР05, ц/га 1,4 7,3 2,7

Що стосується показників продуктивності рослин, то перш за все внесене добриво значно вплинуло на масу насінин в одному колосі та число продуктивних стебел на одиницю площі. Ці дані пояснюють джерело підвищення урожайності. Так, у рік післядії на максимально удобреному варіанті маса насінин в одному колосі збільшилася в 1,8 рази, що обумовлює суттєве підвищення врожаю дослідних рослин.

Аналітичне вивчення зерна дослідних рослин у 1996 і 1997 рр. показало, що внесення АФГ істотно підвищує вміст азоту. Різниця між максимально удобреним варіантом і контролем у 1996 р. становить майже 0,6, а вже у 1997 р. 1,1%.

У 1998 р. істотна різниця виявилася лише між контролем та АФГ-N150, між контролем та іншими удобреними варіантами її не спостерігалося. Наведені дані до деякої міри гарантують екологічну безпеку використаного добрива при відсутності різниці у порівнянні з неудобреним фоном.

Дані по визначенню вмісту сирої клейковини в рослинах озимини виявили, що як у рік дії, так і рік післядії , цей показник збільшується пропорційно дози азоту.

Господарський винос і баланс азоту і кальцію за роки досліджень. Баланс азоту у 1996 р. склався позитивним з високим відшкодуванням виносу. В той же час коефіцієнти використання добрив коливались від 30 до 44%.

Винос азоту зерном озимої пшениці у 1997 р. становить значну величину, на контролі він склав 48 кг/га, а на максимально удобреному варіанті 244 кг/га, що практично у п’ять разів перевищує цей показник на неудобреному грунті. Проміжні за удобреністю варіанти характеризуються меншими показниками в залежності від дози внесеного азоту. При цьому позитивний баланс спостерігався тільки на варіанті АФГ-N100.

Певний інтерес викликають і дані коефіцієнта використання добрив. Він суттєво вище, ніж для ячменю і коливається в межах від 38 до 90%. Слід відзначити, що у даному випадку суттєву роль може грати як пролонгуючий ефект АФГ, так і "екстра-азот", тобто азот грунту, який засвоюють рослини додатково під впливом добрив. Це підтверджує і закономірність росту величини КВД із збільшенням дози азоту.

У 1998 році - році післядії - винос азоту був незначним, баланс по всіх варіантах склався негативний.

Підсумкові дані щодо виносу азоту за три роки польових досліджень наведені в таблиці . В сумі за три роки спостережень відчуження азоту з грунту без внесення добрив становило 93 кг/га. Що стосується удобрених варіантів досліду, загальний винос азоту значно перевищував надходження цього елементу з добривами. Таке явище обумовлено, перш за все, стимулюючою дією гіпсу, який є компонентом АФГ, на використання дослідними рослинами мінеральних сполук азоту грунту, що, в свою чергу, створює сприятливі умови для формування репродуктивної частини врожаю.

Таблиця 4

Винос азоту за варіантами польового досліду та його

баланс за 1996-1998 рр.

Варіант Винос, кг/га Сума за Баланс,

досліду Ярий ячмінь 1996 р. Озима пшениця три роки, кг/га

1996 р. 1997 р. 1998 р. кг/га

Контроль 17 48 28 93 -93

АФГ-N50 32 74 35 141 -41

АФГ-N75 37 130 51 218 -68

АФГ-N100 52 139 56 247 -47

АФГ-N125 64 188 61 313 -63

АФГ-N150 83 244 74 401 -101

Із збільшенням доз АФГ відповідно підвищувався і винос кальцію. Дані свідчать, що вже при мінімальній дозі АФГ (N50) баланс кальцію становить +54 кг/га.

Збільшення кількості внесеного АФГ до дози N150 забезпечує постійне зростання балансу кальцію, який становить на максимально удобреному варіанті +226 кг/га.

Економічна ефективність використання АФГ. Результати застосування АФГ у 1996 році при вирощуванні ярого ячменю свідчать про найбільшу економічну ефективність внесення добрив на варіанті АФГ-N150. При цій дозі було отримано 341,5 грн. чистого прибутку з 1 га, рівень рентабельності при цьому становив +206,3%, а окупність витрат – 3,1 грн. на одну вкладену гривню.

У 1997 році найбільш ефективним за економічними показниками виявилося внесення АФГ-N75. Хоча чистий прибуток тут не був найвищим, проте рівень рентабельності становив +250,9% та окупність витрат 3,5 грн. виявилися найвищими у порівнянні з іншими дозами. Також слід відмітити варіант АФГ-N150, при якому було отримано найвищий прибуток (823 грн. на 1 га) та найбільший приріст урожаю (+47,2 ц/га).

В цілому за два роки використання АФГ відмічено, що найбільш ефективним є внесення його під сільськогосподарські культури у дозі N150. Ця доза забезпечує найбільшу прибавку врожаю та найбільший прибуток з 1 га, що свідчить про більш ефективне використання ріллі, а також призводить до збільшення валового збору зерна ефективним шляхом, що особливо важливо в сучасних умовах, коли держава відчуває дефіцит цього виду сільськогосподарської продукції.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене нове вирішення наукової задачі по регулюванню амонійно-кальцієвого режиму одного з найбільш розповсюдженого типу грунтів серед орних земель України – чорнозему типового.

1. З метою збільшення сировинної бази мінеральних добрив та раціонального використання промислових відходів регулювання амонійно-кальцієвого режиму доцільно проводити шляхом застосування нового комплексного добрива амофосфогіпсу (АФГ), складеного на основі комплексування сульфату амонію та фосфогіпсу.

Для отримання якісних та кількісних параметрів агрохімічної оцінки ефективності АФГ в умовах чорнозему типового визнано доцільним використати класичні методи агрохімічних досліджень, які включають проведення польового та вегетаційних дослідів.

2. Встановлено як окрему, так і сумісну позитивну удобрювальну дію всіх компонентів, що входять у склад сірчанокислого кальцію, включаючи елементарну сірку. Підтверджено агрохімічну доцільність спільного застосування сірчанокислих солей амонію та кальцію, яке супроводжується ефектом сінергізму при поліпшенні азотного живлення рослин і забезпеченості грунту рухомим кальцієм.

3. Внесення амофосфогіпсу в умовах польового досліду у розрахунку по дозах азоту від 50 до 150 кг на гектар забезпечує стимулюючу дію на біометричні показники розвитку рослин, так і на інтенсивність процесу фотосинтезу. Вміст хлорофілу в рослинах на варіанті АФГ-N150 був найбільшим і перевищував дані контрольного варіанту на 2 мг/г сирої маси.

4. Результати аналітичного дослідження вегетативних органів дослідних культур у роки дії та післядії свідчать про стимулюючу дію амофосфогіпсу у відношенні до накопичення рослинами азоту. У роки дії АФГ різниця між контролем та максимально удобреним варіантом становила 

5. Застосування амофосфогіпсу як азотного добрива сприяє, перш за все, поліпшенню азотного режиму чорнозему типового, яке проявляється у збільшенні вмісту нітратного азоту, дещо менше – лужногідролізованого і амонійного. Вміст N-NO3 у фазу кущіння ярого ячменю на варіантах АФГ-N125 та АФГ-N150 зріс на 0,7-0,9 мг/100 г грунту у порівнянні з контролем. Вміст рухомих форм фосфору і калію в грунті залишається майже незмінним.

6. Хімічний склад амофосфогіпсу сприяє підвищенню гідролітичної кислотності грунту. На варіантах з максимальним внесенням АФГ (АФГ-N125 і АФГ-N150) спостерігалася найбільша кислотність в орному шарі грунту – близько 4 мг-екв/100 г грунту. Тенденція до збільшення вмісту водорозчинного кальцію у грунті спостерігалася у другому році дії залежно від внесених доз добрива. На контролі вміст водорозчинного кальцію становив 5 мг/100 г грунту, а на удобрених варіантах цей показник коливався від 10 до 14 мг/100 г грунту.

7. Застосування амофосфогіпсу сприяє збільшенню всіх фракцій грунтового амонію. В перший рік його дії зростає кількість слабо- та сильнофіксованих фракцій, яка досягає максимуму до моменту збирання врожаю. В наступні роки накопичений фіксований амоній під впливом гіпсу переходить у слабофіксований та обмінний стан, забезпечуючи достатній рівень азотного живлення рослин. Це дозволяє характеризувати АФГ як добриво, яке забезпечує вірогідну післядію на протязі одного-двох років за рахунок специфічної взаємодії його компонентів з грунтом.

8. Амофосфогіпс сприяє одержанню стабільного приросту врожаю зерна ярого ячменю та озимої пшениці у роки його дії та післядії. На варіанті АФГ-N150 приріст урожаю ячменю становив 26,1 ц/га, озимої пшениці у 1997 р. – 47,2 ц/га, а у 1998 р. – 17,8 ц/га.

9. Найбільшою кількістю азоту і кальцію в зерні дослідних культур відмічався варіант АФГ-N150. Вміст азоту в зерні озимої пшениці на цьому варіанті на 1 % вище, ніж на контролі. Вміст сирої клейковини у 1997 р. на АФГ-N150 на 15 % був вище за дані на контролі.

10. Розрахунок економічної ефективності використання АФГ як комплексного добрива з пролонгуючою дією свідчить про високі показники рівня рентабельності (близько 200 %) та величини окупності витрат (близько 3 грн.), що підтверджує господарчо-економічну доцільність виробництва та застосування цього добрива на базі відходів коксохімії та суперфосфатної промисловості.

11. Пропозиції для виробництва:

а) Хімічним підприємствам пропонується поповнити асортимент мінеральних добрив за рахунок виробництва комплексного добрива амофосфогіпсу, створеного на основі комплексування сульфату амонію з відходом хімічного виробництва – фосфогіпсом, що дозволить запобігти забрудненню навколишнього середовища;

б) Агропромисловому комплексу рекомендується використовувати АФГ у дозах N100-N150 на чорноземі типовому Лівобережжя Лісостепу України під ярий ячмінь та озиму пшеницю. Технологія основного внесення АФГ така ж, як і для твердих азотних добрив з урахуванням зональних агротехнік вирощуваних культур.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Головань Э.А. Использование аммофосфогипса в качестве удобрения на черноземе типичном Левобережья Лесостепи Украины //Агрохімія і грунтознавство. Спец. випуск до У з’їзду УТГА. - Ч. 1У. - Харків: ІГА ім.О.Н. Соколовського. - 1998. - С. 113-118.

2. Кулєшов М.М., Головань Е.А. Фракційний склад грунтового амонію при використанні амофосфогіпсу на чорноземі типовому Лівобережжя Лісостепу України //Вісник Сумського ДАУ. - Суми: СДАУ - 1999. - №3. - С. 15-18.(Польові та лабораторні дослідження, узагальнення результатів, підготовка до друку).

3. Кулєшов М.М., Головань Е.А. Про перспективи використання амофосфогіпсу як добрива на чорноземі типовому Лівобережжя Лісостепу України //Вісник ХДАУ. Сер. "Грунтознавство, агрохімія, землеробство та лісове господарство". - Харків: ХДАУ. - 1999. - №1. - С. 135-138. (Польові та лабораторні дослідження, узагальнені наукові положення, сформульовані висновки, підготовка до друку).

4. Кулешов М.Н., Гаджиева Н.М., Бипура Б., Головань Э.А. Агрохимическое состояние чорнозема типичного и способы его оптимизации в Левобережной Лесостепи Украины