Агроекологічні основи збереження родючості ґрунтів в промислових насадженнях яблуні та їх якісна оцінка в садівництві України

Вплив мінеральних добрив та системи утримання міжрядь саду на урожайність яблуні сорту Кальвіль сніговий, ц/га (ДВГ “Новосілки”)

6. Агроекологічні аспекти контролю, відтворення родючості грунтів в інтенсивних насадженнях яблуні.

На основі експериментальних даних, викладених у попередніх главах і біогеоценотичного принципу обгрунтовано відтворення родючості грунту та контроль за його зміною по рН водному, запропоновано схему біогеоценотичного методу досліджень.

Біогеоценотичний принцип відтворення родючості грунту базується на вченні В.В.Докучаєва, В.І.Вернадського, В.Н.Сукачова, В.Р.Вільямса, В.А.Ковди, І.П.Герасімова, В.В.Пономарьової, Г.А.Плотнікової, О.Д.Фокіна, А.В.Смагіна і ін. Фундаментальні позиції біогеоценотичного напрямку у грунтознавстві виходять з того, що грунт утворюють живі організми і що він, як біокосне, а не просто органомінеральне тіло, є продуктом організації біогеоценозу (екосистеми), тобто живі організми активно, довго і безперервно, цілеспрямовано створюють умови (середовище) для свого життя. Підтверджують це положення загально відомі істини, а саме: грунтотворний процес починається з часу поселення на гірську породу живих організмів і суть його універсальна для всіх типів грунтів - синтез і розклад органічних речовин і їх постійна взаємодія з мінеральною частиною грунту.

Грунтотворчі фактори лише прискорюють або вповільнюють процеси, що проходять при цьому. Будучи одним із основних компонентів біогеоценозу, грунт є найважливішою складовою частиною біосфери. Через грунтові процеси здійснюються зв'язки біосфери з атмосферою, з гідросферою, з рослинним і тваринним світом і людиною. Виходячи з біогеоценотичних позицій робимо висновок, що грунт є акумулятором біогенної енергії і речовини, завдяки чому він здатний активно діяти на інші компоненти біоценозу, в т.ч. й на живі організми. Такий зворотній зв'язок, що реалізується в першу чергу через родючість грунту і живі організми, забезпечує цілісність і стійкість біогеоценозу, створює умови для його самоорганізованості і спрямованого саморозвитку. Вони проявляються в тому, що в грунтах і біогеоценозі всі процеси, міграційні та трансформаційні, біологічні і абіотичні - проходять не самі по собі, а досить досконало організовано в просторі й часі і входять в систему біогеохімічних круговоротів. Останній такий же необхідний для біосфери, як обмін речовин для живих організмів. Розгляд грунту в системі біогеоценозу дає можливість ширше і глибше зрозуміти ті динамічні зміни, що відбуваються при відтворенні його родючості, еволюції та перейти на біосферний (натуралістичний) тип мислення. Останнє дозволило В.В.Пономарьовій і Г.А.Плотніковій зробити наприклад, висновок, що в життєві функції сухопутних рослин входить і гумусоутворення, а в ширшому розумінні грунтоутворення і що продуктивно-відновлюючі та техногенно-захисні функції грунту реалізуються тільки при прямій або побічній участі органічних речовин, певна кількість яких забезпечує стійке становище природних біогеоценозів і біосфери в цілому. Всі ці висновки зроблені на основі вчення В.В.Докучаєва про грунт і В.І.Вернадського про живу речовину та біосферу.

З біогеоценотичних позицій в дисертаційній роботі теоретично обгрунтовано експериментальні дані про доцільність довготривалого задерніння міжрядь саду з внесенням малих доз мінеральних добрив. Викладені особливості агроценозу і екологічні проблеми садівництва на біогеоценотичних принципах дають можливість прогнозувати ефективність заходів по відтворенню родючості грунту. Сприятливими заходами слід вважати ті, що максимально наближені до природи, перевірені та удосконалені. У протилежних випадках запропоновані сумнівні заходи потрібно, пристосовуючи їх до природніх умов, ретельно вивчати в довготривалих дослідах для уникнення небажаних наслідків їх поспішного застосування.

У відповідності з викладеними теоретичними позиціями, розширене відтворення родючості грунту повинно стати основним законом садівництва, а об'єктивним критерієм оцінки господарської діяльності в сільському господарстві має бути родючість грунтів, а не урожай культур.

На основі узагальнення існуючих даних і власних експериментальних досліджень та літературних джерел автором запропонована схема біогеоценотичного методу досліджень в садівництві. В центрі запропонованої схеми статистичні та динамічні показники родючості, які створюють екологічні умови, і конкрента рослина з її вимогами до цих умов. Всі заходи і прийоми регулювання родючості повинні бути націлені на зближення (оптимізацію) грунтових умов до генетичних вимог рослин із збереженням чистоти навколишнього середовища. Успіх у цьому досягається через реалізацію закону адекватності та інших законів землеробства з урахуванням конкретних екологічних умов і вдосконалення генотипу рослин, що спрямовані на формування високих урожаїв за допомогою енерго- і ресурсозберігаючих технологій. Запропонована нами схема ведення досліджень на основі вивчення консервативних і динамічних показників, використаних при моделюванні допоможе: а) оптимізувати фактори родючості; б) на базі поглиблених теоретичних знань і вдосконалення практичних заходів забезпечити розширене відтворення родючості грунту; в) підняти грунтово-агрохімічну науку стосовно садівництва на новий рівень.

Управління грунтовими процесами можна успішно здійснювати лише при наявності оперативного контролю за зміною показників родючості. Таким показником, запропонованим автором, є рН водний. Якщо він нижче 5, то в темно-сірому опідзоленому грунті проходять незворотні процеси, що проявляються в значній його декальцинації і міграції ГК-2 в нижні шари. Експериментальні дані та теоретичне обгрунтування показника рН водного для контролю за змінами родючості грунту викладено в розділі 4.

Продуктивність яблуні залежить не тільки від вмісту окремих елементів, а й від їх взаємозв'язку і комплексного впливу на рослину. Виходячи з цього, було проведено множинний кореляційний аналіз, в результаті якого отримано такі рівняння:

у = 732,8 - 564,3х +0,35х2 + 1,78х3 + 46,4х4 - 0,48х5 + 0,96х6 - 1,83х7;

у = 302,9 - 83,86х1 - 0,06х2 + 9,61х3 + 49,75х4 + 0,26х5 - 0,11х6 - 0,96х7,

де у - урожай, х1 - щільність грунту, х2 - запас вологи в шарі грунту 0-100 см, х3 - загальна пористість, х4 - азот амонійний, х5 - фосфор рухомий, х6 - калій обмінний, х7 - азот нітратний; коефіцієнт кореляції R=0,921 і R=0,912, а детермінації R2=0,848 і 0,832.

Таким чином, маючи математичний вираз залежності урожайності від факторів родючості грунту, що її формують при сприятливих кліматичних умовах, можна прогнозувати урожай на ділянці, запланованій під сад, й цим самим дати її якісну оцінку.

7. Еколого-економічна ефективність вирощування плодів яблуні в залежності від систем удобрення і утримання міжрядь саду

В розділі 7 дана екологічна та економічна оцінка різних систем удобрення і утримання міжрядь саду. Результатами аналізу установлено, що найбільший економічний ефект за роки досліджень отриманий на варіанті N180P60K120. Так, вартість додаткової продукції в цьому варіанті складає 1145 гривень, а на інших варіантах - 307-883 гривні. Рівень рентабельності дорівнює 43,5%.

Враховуючи, що на варіанті N180P60K120 більш інтенсивно іде деградація родючості грунту, яка виражається в її підкисленні, вимиванні кальцію, зменшенні вмісту гумусу і погіршенні його якості, ми пропонуємо виробництву систему удобрення (N90P60K120), що характеризується меншою рентабельністю - 40% в порівнянні з N180P60K120, але сприятливо впливає на родючість грунту і не забруднює навколишнє середовище.

В досліді з внесенням фосфорних і калійних добрив на фоні 60 т/га гною і без нього найбільший економічний ефект (45,3%) отриманий у варіанті 3, де фосфор і калій доводили до оптимальних рівнів. Вартість додаткової продукції в цьому варіанті також найвища 1495 гривень, а на інших варіантах - в межах 740-1098 гривень.

При дерново-перегнійній системі утримання міжрядь саду відпадає необхідність проведення таких енергомістких робіт, як боронування, культивація, оранка. Урожайність яблуні сорту Кальвіль сніговий на варіанті з дерново-перегнійної системи і мінімального внесення мінеральних добрив (N60P60K60) в середньому за 1977-1995 рр. склала 230 ц/га, а з аналогічного варіанту чорного пару - 206 ц/га. Переваги дерново-перегнійної системи утримання міжрядь саду підтверджуються показниками родючості грунту.

ВИСНОВКИ

1. Експериментально встановлено, що високі дози мінеральних добрив, сприяючи значному підвищенню врожайності, одночасно негативно впливають на родючість грунту. Найбільш руйнівним впливом із забрудненням навколишнього середовища на темно-сірих опідзолених грунтах є високі дози (N180 - 270 кг/га) аміачної селітри. Багаторічне внесення мінеральних добрив при утриманні міжрядь саду під чорним паром сильно підкислюючи грунт, знижує в ньому суму обмінних основ, ступінь насичення основами, значно підвищує рухомість гумусу, що проявляється в збільшенні фракції ГК-1 і різкому зменшенні фракції ГК-2. Останнє вказує на глибокі незворотні деградаційні процеси.

2. Фракційний склад гумусу, що характеризує ступінь закріплення його в грунті, є об'єктивним показником гумусного стану грунту. Надійним критерієм, що дозволяє судити про позитивний чи негативний вплив факторів, є зміна вмісту в гумусі другої фракції гумінових кислот (ГК-2).

3. Встановлено закономірний зв'язок між реакцією середовища, вмістом обмінного кальцію і фракцією 2 гумінових кислот (ГК-2) в грунті. При рН водному нижче 5 різко зменшується вміст в грунті обмінного кальцію і фракції 2 гумінових кислот. Це дозволяє вести оперативний контроль за зміною фракційного складу гумусу, за величиною рН водн. і відповідно попереджувати деградаційні процеси. Від рН середовища залежать процеси трансформації та міграції поживних речовин, фізико-хімічні властивості грунту, тому він є універсальним екологічним показником контролю родючості грунту.

4. Передсадивне внесення гною в дозі 60 т/га з подальшим застосуванням оптимальних доз мінеральних добрив зберігає родючість темно-сірого опідзоленого грунту протягом 10 років. Далі його фізико-хімічні властивості різко погіршуються.

5. Експериментально доведено, що вологість грунту на задернінні була нижчою в порівнянні з чорним паром в перші 2 роки після задерніння. В послідуючі роки вологість на обох варіантах вирівнюється і починаючи з 7-го року задерніння вона у метровому шарі вища ніж на чорному пару.

6. Встановлено, що задерніння міжрядь саду, не знижуючи урожайність яблуні, значно уповільнює деградаційні процеси грунту, покращує гумусний стан і фізико-хімічні властивості.

7. Дано якісну оцінку дії злакових трав та їх сумішей на родючість темно-сірого опідзоленого грунту. Польовиця біла пагононосна, райграс пасовищний, м'ятлик лучний та їх суміші сприяють збереженню та відтворенню родючості грунту на протязі 7-10 років. Вівсяниця лучна і на 14 рік задерніння сприяє накопиченню гумусу і покращення його якості.

8. Добрива та система утримання міжрядь саду є потужними факторами впливу на характер розміщення кореневої системи яблуні:

в умовах зрошення на чорноземах південних і на каштанових грунтах основна маса 69-81% коренів дерев сорту Ренет Симиренка розміщені в плантажному (0-60 см) шарі грунту;

оптимальне внесення мінеральних (N90P60K120) добрив на темно-сірих опідзолених грунтах створювало сприятливі умови для мінерального живлення в шарі 0-60 см, де й розмістився 81% коренів;

нестача елементів живлення (Р60К120) сприяла більш рівномірному і глибокому розміщенню кореневої системи дерев Кальвіля снігового і до глибини 0-150 см (0-60 см - 44; 60-100 см - 26; 100-150 см - 30%);

високі дози аміачної селітри (N270 кг/га) сприяли глибшому розміщенню кореневої системи дерев сорту Кальвіль сніговий (0-60 см - 45; 60-100 см - 30; 100-150 см - 25%);

дерново-перегнійна система утримання міжрядь спричинила глибоке освоєння коренями грунту (0-60 см - 57; 60-100 см - 20; 100-150 см - 23%).

9. Машино-тракторні агрегати в міжряддях саду по коліях ущільнюють грунт в шарі 0-20 см до критичної величини (1,72-1,78 г/см3), і ця деформація поширюється на глибину до 60 см. Встановлено тісну обернену залежність між загальною кількістю коренів і щільністю грунту - R=0,959.

10. На основі експериментальних даних обгрунтовано економічно вигідну та екологічно безпечну систему удобрення саду з задернінням міжрядь і малими дозами добрив (N60P60K60) або з передсадивним внесенням 60 т/га гною з подальшим доведенням фосфору і калію до оптимальних рівнів (Р2О5 до 16-24; К2О до 12-18 мг/100 г грунту) і щорічним внесенням азотних добрив в дозі не вище N90 кг/га.

11. Результати кореляційного та регресійного аналізів між врожайністю (результативна ознака) і властивостями грунтів дозволили встановити рівняння множинної регресії:

у = 732,8 - 546,3х1 + 0,35х2 + 1,73х3 + 46,4х4 - 0,48х5 + 0,96х6 - 1,83х7,

де у - урожайність; х1 - щільність грунту г/см3; х2 - запас вологи в шарі грунту 0-100 см в мм; х3 - загальна аерація, %; х4 - азот амонійний; х5 - фосфор рухомий; х6 - калій обмінний; х7 - азот нітратний, мм/кг грунту. R - 0,921; R2 - 0,848.

12. Біогеоценотичний метод оцінки експериментальних даних дозволив запропонувати схему ведення досліджень в садівництві, яка передбачає поєднання природно-історичного аналізу консервативних показників і властивостей та сучасного методу - моделювання, який використовується при аналізі динамічних показників і властивостей.

13. Розроблено та запропоновано бонітіровочну шкалу садопридатності грунтів для яблуні, яка дозволяє раціональніше розміщувати плодові насадження.

14. При закладанні саду на темно-сірих опідзолених грунтах для збереження їх родючості і забезпечення високої продуктивності насаджень необхідно перед садінням внести 60 т/га гною, а також фосфорні та калійні добрива, виходячи з рівнів забезпеченості грунту рухомими формами цих елементів (Р2О5 до 20, К2О до 15 мг/100 г грунту). Азотні добрива вносять щорічно в дозі N60-90 кг/га. Гній використовують раз на 10 років.

15. В системі заходів, що забезпечують розширене відтворення родючості вищеназваних грунтів, слід висівати для задерніння міжрядь саду вівсяницю лучну в поєднанні з добривами в дозі N60P60K60 кг/га щорічно. Задерніння проводити на 5-й рік після садіння саду при умові, що середня кількість атмосферних опадів за квітень-жовтень складає не менше 360-400 мм.

16. На темно-сірих опідзолених грунтах рН водний слід використовувати як оперативний показник контролю за станом їх родючості. При зменшені його нижче 5 необхідно терміново вживати заходи для збагачення грунту огранічною речовиною та кальцієм.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Козак Н.В. Связь урожайности яблони с физико-химическими свойствами южного чернозема //Почвоведение. - 1985.-№5.-С.131-133.

2. Козак Н.В. Корреляция между урожаем яблок и физико-химическими показателями каштановых почв //Почвоведение. -1986.-№4.-С.124-127.

3. Козак М.В. Економічна ефективність вирощування садів на різних типах грунтів і застосування мінеральних добрив //Вісник с.-г. науки.-1987.-№5.-С.22-28.

4. Козак М.В. Продуктивність яблуні в залежності від родючості грунту //Вісник с.-г. науки. -1988.-№2.-С.76-80.

5. Козак Н.В. Проблемы плодородия почв в садоводстве //Почвоведение.-1993.-№8.-С.60-66.

6. Kozak N.V. Problems of Soil Productivity in Horticulture //Eurasian Soil Science. -26 (10).1994.-S.84-95.

7. Козак Н.В. Влияние длительного задернения междурядий сада злаками на гумусовое состояние темно-серой лесной оподзоленной почвы //Агрохимия. -1995.-№10.-С.10-20.

8. Козак Н.В. Изменение агрохимических свойств темно-серой лесной легкосуглинистой почвы под влиянием длительного применения удобрений в яблоневом саду //Агрохимия. -1995.-№12.-С.22-31.

9. Козак Н.В. Особенности бонитировки почв под насаждениями яблони //Почвоведение. -1996.-№11.-С.1389-1393.

10. Kozak N.V. Evalution of Soil for Apple-Growing //Eurasian Soil Science, Vol.29, №11. 1996.- pp.1295-1299.

11. Козак М.В., Козак Н.І. Екологічні основи використання мінеральних добрив і проблеми агрохімічних досліджень в садівництві. -Збірник наукових робіт УААН. Екологія та сільськогосподарське виробництво. Київ, 1992.-С.49-58.

12. Козак Н.В., Козак Н.И. Особенности качественной оценки почв занятых яблоневыми садами в условиях Украины //Вісник с.-г. науки.-1994.-№4.-С.98-106.

13. Козак Н.В., Козак Н.И. Влияние длительного применения минеральных удобрений на фракционно-групповой состав гумуса темно-серой лесной почвы и контроль за ее состоянием. //Агрохимия. -1996 -№11.-С.10-19.

14. Kozak N.V., Kozak N.I. Effect of the Long-Term Application of Mineral Fertilizers on the Fractional and Croup Composition of Humus in Dark-Cray Forest Soil and Ist Monitoring. Eurasian Soil Science, Vol.29, No.12. 1996, pp.1431-1437.

15. Неговелов С.Ф., Козак Н.В. Почва, урожайность и качество плодов //Садоводство и виноградарство Молдавии. -1986.-№4.-С.19-21.

16. Козак Н.В., Козак Н.И., Макаренко В.В., Горб Н.Н. Накопление нитратов плодами яблони при различных условиях выращивания //Агрохимия. -1994.-№9.-С.39-42.

17. Городний Н.М., Майдебура В.И., Козак Н.В. Почвенные условия Крымской области, урожай и качество плодов яблони сорта Ренет Симиренко //Научные труды УСХА. Биологические основы повышения урожайности сельськохозяйственных культур. Киев, 1976.-С.125-131.

18. Городний Н.М., Майдебура В.И., Козак Н.В., Повхан М.Ф. Пригодность почв в Присивашье и пути их использования в промышленном садоводстве //Научные труды УСХА. Питание растений, урожай и качество растениеводческой продукции. Киев, 1981.-С.110-118.

19. Городний Н.М., Козак Н.В. Влияние минеральных удобрений на продуктивность яблони на темно-каштановой слабосолонцеватой почве //Сб. Научных трудов УСХА. Совершенствование технологии выращивания плодовых культур. Киев, 1984.-С.118-124.

20. Козак Н.В., Биляк Н.И. Влияние системы содержания почв на ее водно-физические свойства и урожайность яблони //Садоводство и виноградарство Молдавии. -1986.-№12.-С.23-25.

21. Козак Н.В., Семенова Г.Г. Урожайность яблони и качество плодов в зависимости от системы содержания почвы и доз удобрений //Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии. -1990.-№2.-С.23-25.

22. Козак Н.В., Козак Н.И. Биогеоценотический метод исследований в садоводстве //Труды Межгосударственной науч. Конф. (Киев, 10-12 сентября 1997 г.) С.102-104.

23. Козак Н.В., Козак Н.И. Агроэкологические основы воспроизводства плодородия почв, занятых садами //Труды Межгосударственной науч. конф. (Киев, 10-12 сентября 1997 г.) С.194-196.

24. Городний Н.М., Майдебура В.И., Козак Н.В. Выбор почвы под плодовые насаждения в Крымской области. К.: Ирф. письмо УСХА. -К.-1976.-11 с.

25. Козак Н.В. Прогнозирование урожайности яблони на черноземе южном и лугово-черноземной почве Крыма по агрохимическим показателям. Инф. письмо УСХА. Киев, 1979.-5с.

26. Козак Н.В. Методы бонитировки почв в садоводстве. Информационный листок Киев, 1998. № 120-98.

27. Цыганенко А.И., Майстренко Н.И., Гончаренко В.Е. и др. Временные методические указания по допустимому содержанию нитратов в отдельных пищевых продуктах для населения УССР. - Минздрав УССР. К.-1986.- 6 с.

28. Козак Н.В., Андриенко В.М., Васюта В.М. и др. Отбор проб и определение нитратов в плодах и ягодах ионоселективным методом. -Методические указания. Киев, 1988.- 30 с.

29. Андрієнко М.В., Васюта В.М., Шестопаль О.М. та ін. Концепція розвитку садівництва в УРСР до 2005 р. -К.-1990.-47 с.

30. Новаковский Л.Я., Добряк Д.С., Канаш А.П. и др. Методические рекомендации по проведению бонитировки почв. -УААН.-Киев, 1993.-96 с.

31. Кондратенко П.В., Чиж О.Д., Водяницький В.І. та ін. Створення і продуктивне використання інтенсивних насаджень яблуні. -Рекомендації. -Київ, 1997.-21 с.

32. Козак Н.В., Козак Н.И. Экологическое обоснование эффективности длительного задернения междурядий сада. Информационный листок. Киев, 1998.-№009-98.

33. Козак Н.В., Козак В.Н., Козак В.Н. Контроль состояния почв с оценкой их плодородия. Информационный листок. Киев, 1998.-№119-98.

34. Майдебура В.И., Городний Н.М., Козак Н.В. Некоторые показатели пригодности почв под плодовые насаждения //Тез. докл. Регионального совещания участников географической сети опытов с удобрениями УССР и Молдавской ССР. -Москва, 1975. С. 235-236.

35. Макаренко В.В., Козак Н.В. калийный режим темно-серой почвы при длительном применении удобрений в саду //Тез. докл. Республиканской научно-произв. конф. «Проблемы современного садоводства». ч.2. К.-19-22 декабря, 1989. С. 58.

36. Козак М.В., Козак Н.І. Зміна родючості темно-сірого опідзоленого легко-суглинкового грунту при багаторічному задернінні міжрядь саду різними видами злакових трав //Тез. доп. Науково-практич. конф. присвяченої 25-річчю від дня утворення Краснокутської дослідної станції садівництва (13-15 липня 1993 р.). С.61-63.

37. Козак Н.В., Асадулаев М.М., Козак Н.И. Влияние длительного применения минеральных удобрений на плодородие темно-серой оподзоленной почвы северной части Лесостепи Украины //Тез. докл. Міжнародної науково-практичної конф. Раціональне використання і охорона земельних ресурсів. К. -1994. С.46-47.

38. Козак М.В., Козак Н.І., Асадулаєв М.М. Хімічний склад злакових трав та їх вплив на родючість грунту //Тез. доп. Науково-практ. конф., присвяченої 30-річчю Придністровської дослідної станції Інституту садівництва.- Чернівці, 1995. С. 28-30.

39. Козак Н.В., Козак Н.И. Изменение гумусного состояния темно-серой лесной почвы под садом при длительном применении удобрений // Тез. доп. на конф., присвяченій 50-річчю факультету агрохімії та грунтознавства. Грунти України: екологія, систематика, окультурення, оцінка, моніторінг, географія, використання.- Харків, 1996. С. 62.

40. Козак Н.В., Козак Н.И. Диагностический контроль за изменениями фракционного состава гумуса по рН водному // Тез. доп. на конф., присвяченій 50-річчю факультету агрохімії та грунтознавства. Грунти України: екологія, систематика, окультурення, оцінка, моніторінг, географія, використання.- Харків, 1996. С. 66.

Размещено на Allbest.ru