Еколого-меліоративний стан і родючість перезволожених ґрунтів лівобережного лісостепу (на прикладі басейну р. Трубіж)

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 631.445.1: 504.06.3: 574: 631.62

ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНИЙ СТАН І РОДЮЧІСТЬ ПЕРЕЗВОЛОЖЕНИХ ҐРУНТІВ ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ (НА ПРИКЛАДІ БАСЕЙНУ Р. ТРУБІЖ)

06.01.03 - агроґрунтознавство і агрофізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Ладика Марина Миколаївна

Київ - 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор Стародубцев Володимир Михайлович, Національний аграрний університет, професор кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор, членкор УААН Трускавецький Роман Степанович, Національний науковий центр “Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О.Н. Соколовського” УААН, головний науковий співробітник лабораторії гідроморфних і кислих ґрунтів

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Канаш Олександр Павлович, ДП “Головний науково-дослідний та проектний інститут землеустрою”, завідувач відділу екології землекористування

Провідна установа: Національний університет водного господарства та природокористування, кафедра агрохімії, ґрунтознавства та землеробства, Міністерство освіти і науки України, м. Рівне

Захист відбудеться " 16 " червня 2006 р. о 12 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, ауд. 65

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ, вул. Героїв оборони, 13, навчальний корпус 4, к. 41

Автореферат розісланий " 13 " травня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Присташ І.В.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У 50-60-х рр. ХХ століття близько 3,2 млн. га перезволожених земель України (переважно у Поліссі та Лівобережному Лісостепу) було меліоровано та залучено у сільськогосподарське виробництво. Їх широкомасштабна меліорація обумовила суттєву зміну екологічної ситуації меліорованих територій і басейну р. Дніпро: погіршилася якість вод, зросла забрудненість біогенними елементами тощо.

Поряд з тим, починаючи з 90-х рр., у зв'язку із зміною використання земель та погіршенням експлуатаційного стану меліоративних мереж у басейнах малих і середніх річок, істотних змін зазнали і самі ґрунти: відбулися як позитивні, так і негативні зміни їх властивостей (С.Т. Вознюк, Р.С. Трускавецький, Г.С. Скоропанов, Г.С. Закревський, І.О. Запольський, Г.С. Потоцький, Н.А. Лазарчук., С.І. Веремеєнко, М.О. Клименко, Г.М. Самбур, А.В. Новикова, М.М. Єрмолаєв, та ін.). Виникла потреба поглибленого дослідження процесів ґрунтоутворення в умовах гідроморфності, солонцюватості і солончакуватості. Зокрема, недостатньо вивченими є водний і сольовий режими, зміна фізичних, водно-фізичних і фізико-хімічних властивостей.

Отже, вивчення еколого-меліоративного стану і родючості перезволожених і галогенних ґрунтів на вказаній території, зокрема, у басейні р. Трубіж, на сучасному етапі функціонування його меліоративної мережі та можливих напрямів змін ґрунтових властивостей у перспективі є актуальними для подальшого розвитку землеробства та охорони навколишнього природного середовища.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у відповідності з тематичними планами наукових досліджень кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів Національного аграрного університету: “Дослідити агроекологічний стан меліорованих гідроморфних ґрунтів Лівобережного Лісостепу (на прикладі Трубізької меліоративної системи)” (№ державної реєстрації 0103U003427).

Мета і завдання досліджень. Мета роботи - вивчити зміни еколого-меліоративного стану та родючості перезволожених ґрунтів Лівобережного Лісостепу. Для досягнення поставленої мети вирішувалися завдання:

- дослідити зміни водного і сольового режимів гідроморфних і напівгідроморфних ґрунтів у басейні р. Трубіж під впливом тривалої гідротехнічної меліорації;

- встановити вплив цих режимів на процеси ґрунтотворення;

- встановити зміни фізичних і водно-фізичних властивостей органогенних та мінеральних перезволожених ґрунтів внаслідок осушення;

- визначити вплив хімічної і гідротехнічної меліорації та удобрення на відновлення вмісту гумусу в чорноземно-лучних солонцюватих ґрунтах Лівобережного Лісостепу, що зазнавали планувальних робіт;

- дослідити зміни агрохімічних та фізико-хімічних властивостей солонцюватих ґрунтів під впливом хімічної меліорації;

- прогноз можливих напрямів змін властивостей ґрунтів басейну р. Трубіж у перспективі;

- визначити агрономічну, економічну і енергетичну ефективність комплексної меліорації чорноземно-лучних солонцюватих ґрунтів.

Об'єкт дослідження. Процес змін еколого-меліоративного стану та основних показників родючості перезволожених ґрунтів у басейні р. Трубіж на сучасному етапі використання земель.

Предмет дослідження. Гідроморфні та напівгідроморфні ґрунти басейну р. Трубіж, окремі показники їх властивостей і родючості та комплексні зміни під впливом тривалої гідротехнічної і хімічної меліорації.

Методи дослідження - тривалий польовий дослід, експедиційні дослідження, лабораторні та статистичні методи, економічна і енергетична оцінка.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше на основі системного підходу проведено моніторинг за змінами водно-сольового режиму, фізичних і водно-фізичних властивостей, морфолого-генетичних ознак й вмісту гумусу у меліорованих гідроморфних і напівгідроморфних засолених ґрунтах у басейні р. Трубіж, встановлено недостатню ефективність їх тривалої гідротехнічної меліорації, визначену за ознаками реставрації лужності і процесів солонцеутворення на сучасному етапі та на перспективу.

Практичне значення одержаних результатів полягає у:

- виявленні основних закономірностей змін еколого-меліоративного стану й властивостей болотних ґрунтів басейну р. Трубіж;

- встановленні впливу тривалої комплексної меліорації (хімічної і гідротехнічної) на водний і сольовий режими та вміст гумусу у напівгідроморфних солонцюватих ґрунтах лівобережжя Північного Лісостепу;

- оцінці напрямів подальшого формування окремих властивостей ґрунтових комплексів у басейнах малих річок в умовах сучасної еколого-економічної ситуації.

Особистий внесок здобувача. Автор брала безпосередню участь у плануванні та розробленні програми досліджень, аналізі літературних джерел з обраної проблеми, проведенні експериментальної частини досліджень, узагальненні отриманих результатів, написанні дисертаційної роботи. Внесок здобувача становить понад 85%.

Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертаційної роботи апробовані на: конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів Національного аграрного університету (м. Київ, 2002, 2003, 2004 рр.), на Міжнародній науково-практичній конференції “Культурний грунтогенез і ноосферна перспектива в інформаційному суспільстві”, присвяченій пам'яті О.М. Грінченка, Г.С. Гриня, М.К. Крупського (18-19 червня 2004 р., м. Харків), Міжнародному симпозіумі “Sixth International Symposium & Exhibition on Environmental Contamination in Central and Eastern Europe and the Commonwealth of Independent States” (1-4 вересня 2003 р., м. Прага, Чеська Республіка), на Міжнародному симпозіумі “The 14^th Stockholm Water Symposium” (16-20 серпня 2004 р., м. Стокгольм, Швеція), Міжнародній науково-виробничій конференції “Ґрунтозахисна і біологічна системи землеробства, наукові, технологічні, технічні, екологічні і економічні аспекти їх застосування”, присвяченій 80-річчю від дня народження і 50-річчю наукової діяльності М.К. Шикули (25-26 січня 2005 р., м. Київ).

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані у 10 наукових працях, 5 із них розміщені у фахових виданнях.

Структура та обсяг роботи. Основну частину дисертації викладено на 180 сторінках машинописного тексту, включаючи 38 таблиць і 45 рисунків. Робота складається із вступу, восьми розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаної літератури (231 найменування, з них 31 - латиницею) та додатків.

ЗМІСТ РОБОТИ

ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНИЙ СТАН ГІДРОМОРФНИХ І НАПІВГІДРОМОРФНИХ ҐРУНТІВ ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ (огляд літератури)

В цьому розділі проаналізовано шляхи використання перезволожених ґрунтів басейну р. Трубіж, подано загальні відомості про Трубізьку осушувально-зволожувальну систему, в межах якої проводилися дослідження й узагальнено зміни їх екологічного стану за період тривалого функціонування меліоративної системи. Розглянуто властивості й родючість гідроморфних і напівгідроморфних солонцюватих ґрунтів Лівобережного Лісостепу та досвід їх гідротехнічної і хімічної меліорації.

ОБ'ЄКТ, МЕТОДИКА ТА УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводились з 1999 по 2004 роки на гідроморфних і напівгідроморфних ґрунтах у межах басейну р. Трубіж. Ці ґрунти представлені торфовищем низинним, дерновими і чорноземно-лучними ґрунтами і є типовими для лівобережного низинного Лісостепу. Дослідження поділені на три рівні: басейновий, регіональний (або локальний) та стаціонарний. На басейновому рівні передбачено вивчення еколого-меліоративного стану та родючості гідроморфних органогенних ґрунтів басейну р. Трубіж. Дослідні ділянки розташовані в межах Трубізької меліоративної системи, побудованої в заплаві.

Дослідження регіонального характеру проводили з метою вивчення особливостей ґрунтових процесів та режимів залежно від форм рельєфу та впливу тривалої гідротехнічної меліорації. Було вибрано дослідну ділянку, на якій у комплексі поширені дернові осолоділі і солонцюваті ґрунти різного ступеня оглеєння та засолення.

Стаціонарні дослідження по вивченню впливу хімічних меліорантів та дренажу на сольовий режим й властивості солонцюватих ґрунтів, що поширені на Лівобережжі України, проводили в опорному пункті Інституту землеробства УААН в селі Любарці Бориспільського району Київської області.

Вибір дослідних ділянок проведено у відповідності до вимог щодо меліоративного моніторингу на осушуваних землях. Ключові ділянки розміщені відносно рівномірно у верхній, центральній та нижній частинах басейну р. Трубіж, яка є магістральним каналом меліоративної системи.

Для оцінки стану ґрунтового покриву закладено ґрунтові розрізи та здійснено їх морфолого-генетичний опис й відбір зразків із генетичних горизонтів. Подальший відбір змішаних зразків ґрунту із зони аерації проводили за допомогою бура із глибин 0-10, 10-30, 30-50, 50-70, 70-100, 100-125, 125-150, 150-175, 175-200, 200-250 см. Надалі вивчали сезонну та багаторічну динаміку показників основних режимів перезволожених ґрунтів басейну р. Трубіж. Зразки ґрунту для лабораторних аналізів відбирали в три строки: навесні (квітень-травень), влітку (червень-липень) та восени (вересень-жовтень). Також для оцінки еколого-меліоративного стану осушуваної території було відібрано проби підґрунтової, дренажної та річкової води з р. Трубіж та її приток.

Для характеристики властивостей та дослідження сезонної динаміки основних режимів ґрунту визначали наступні показники: вологість ґрунту - термо-гравіметричним методом, аналіз водної витяжки за Аринушкиною Е.В. (1970), реакцію ґрунтового розчину - потенціометрично (ДСТУ ISO 10390-2001), щільність - методом ріжучих циліндрів, щільність твердої фази - за Долговим (Воронин А.Д., 1986), найменшу вологоємність - методом заливних ділянок, максимальну гігроскопічність - за Ніколаєвим, капілярну вологоємність - методом насичення непорушеного зразка у ріжучих циліндрах (Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А., 1986), вміст гумусу за методом Тюріна в модифікації Сімакова, суму обмінних основ - за Капеном-Гільковіцем, гідролітичну кислотність - за Капеном, ємність катіонного обміну - за методом Захарчука, вміст обмінних катіонів (Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) - за методом Гедройца, вміст нітратів - за методом Гряндваль-Ляжу, азоту амонійного - з реактивом Несслера, рухомі форми фосфору та обмінний калій - за Мачигіним (у карбонатних ґрунтах) та за Чиріковим (у нейтральних) (ДСТУ 4114-2002, ДСТУ 4115-2002).

У пробах води проводили аналіз аніонно-катіонного складу (HCO₃^-, CO₃^2-, Cl^-, SO₄^2-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺) та рН за методиками, викладеними Лурье Ю.Ю., Рыбниковою А.И. (1974).

Вплив хімічних меліорантів (у комплексі з гончарним дренажем) на зміну властивостей та режимів, зокрема водно-сольового режиму, солонцюватих ґрунтів вивчали у 1999-2004 рр. в тривалому досліді Інституту землеробства УААН згідно угоди про наукове співробітництво. Дослід закладено в 1977 р. в с. Любарці Бориспільського району Київської області на чорноземно-лучному слабкосолонцюватому содово-солончаковому ґрунті. У 1987-1989 рр. його реконструйовано за наступною схемою: 1) без добрив і меліорантів (контроль); 2) фосфогіпс, 6 т/га; 3) гній, 50 т/га; 4) гній, 50 т/га + N₁₇₀P₁₀₀ (фон); 5) фон + фосфогіпс, 3 т/га; 6) фон + фосфогіпс, 6 т/га; 7) фон + фосфогіпс, 9 т/га; 8) фон + фосфогіпс, подрібнено 4,5 т/га; 9) гній, 50 т/га + фосфогіпс, 6 т/га + N₂₅₅P₁₅₀. Повторність досліду - 3-кратна, площа посівної ділянки - 160 м², облікової - 108 м². Вивчали пряму дію і післядію меліорантів й добрив та способів основного обробітку ґрунту на фоні горизонтального дренажу, який функціонує з 1983 р.

В досліді прийнято 5-пільну кормову сівозміну з наступним чергуванням культур: 1 - буряки кормові, 2 - овес на зелений корм з підсівом люцерни, 3,4 - люцерна, 5 - пшениця озима. Меліорант та органічні добрива вносили один раз у сівозміні під кормові буряки. Решта культур використовували післядію меліоранта (3-9 т/га фосфогіпсу) і добрив (підстилковий гній ВРХ - 50 т/га, аміачна селітра - 170-255 кг/га N та суперфосфат гранульований - 100-150 кг/га Р₂О₅).

При обліку врожаю використовували загальноприйняті методики Б.О. Доспєхова (1985). Дані обробляли статистично дисперсійним методом за допомогою програми Agro Stat.

ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНИЙ СТАН ТА РОДЮЧІСТЬ ОРГАНОГЕННИХ ГРУНТІВ У БАСЕЙНІ Р. ТРУБІЖ

У заплавній частині басейну ріки Трубіж поширені гідроморфні органогенні ґрунти, площа яких налічує близько 56,6 тис. га. Останнє десятиріччя меліоровані угіддя використовуються як перелоги. Дослідні ділянки у заплаві розміщені біля ст. Заворичі Броварського району Київської області, с. Коржі Баришівського району, с. Пристроми Переяслав-Хмельницького району та м. Переяслав-Хмельницький. Ґрунти - торфовища низинні глибокі карбонатні (розріз № 1 (Р.1), який закладено поблизу ст. Заворичі Броварського району Київської області).

Загальна характеристика органогенних ґрунтів. Торфовища басейну р. Трубіж сильнорозкладені і високозольні. Їх щільність у верхньому шарі коливається від 0,31 до 0,48 г/см³, вниз за профілем - до 0,34-0,44 г/см³. Загальна шпаруватість - 83-93%. Особливістю органогенних ґрунтів цієї території є їх засоленість. Вміст легкорозчинних солей в торфовій товщі досягає 0,6%. За типом засолення ці ґрунти сульфатнo-гідрокарбонатні, рідше хлоридно-гідрокарбонатні із слабким і середнім ступенем засолення.

Для торфовищ басейну р. Трубіж характерна нейтральна, а інколи слабколужна реакція ґрунтового розчину (рН 7,4-7,7). Вони містять до 20% карбонату кальцію, велику кількість загального азоту, який в процесі мінералізації стає доступним у вигляді нітратів для рослин (N-NO₃^- - 70-300 мг/100 г ґрунту), з середньою забезпеченістю рослин рухомими формами фосфору (5-12 мг/100 г ґрунту) і слабкою - обмінним калієм (4-8 мг/100 г ґрунту).

Водно-сольовий режим гідроморфних ґрунтів. Меліоративні роботи сприяли відведенню надлишкової кількості вологи, що обумовило зміну режимів, властивостей та процесів грунтотворення гідроморфних ґрунтів. Враховуючи регіональні особливості території, що досліджувалась, а саме - поширення відрогів сольових куполів, ми звернули особливу увагу на дослідження водного і сольового режимів органогенних ґрунтів басейну р. Трубіж.

Водний режим досліджували за такими показниками: сезонна й багаторічна динаміка вологи у ґрунтовому профілі, динаміка запасів вологи у зоні аерації, оцінка доступності вологи для рослин, а також режим рівня підгрунтових вод.

Комплексний аналіз отриманих результатів та співставлення із метеорологічними умовами свідчать про ослаблення дії дренажної системи та, відповідно, погіршення водного режиму цих ґрунтів. В останні роки відмічено значні коливання рівня підгрунтових вод за сезонами (від 50-60 до 100-110 см весною і восени та до 150-210 см влітку) і їх кореляцію з метеорологічними умовами. Значні відхилення від оптимальних рівнів, які в останні роки наростали, пояснюються нестабільним функціонуванням меліоративної системи, а також маловодністю в останні роки.

Встановлено, що в цілому за період наших досліджень волога містилася в доступній для рослин формі за винятком деяких сезонів, де спостерігали переосушення верхніх горизонтів. Вниз за профілем її діапазон змінюється від 39-160% (у шарі 0-16 см) до 27-390% (у шарі 72-95 см), що зумовлено ботанічним складом торфу та ступенем його розкладу. На глибині 50-60 см зустрічаються прошарки торфу, вміст вологи в яких досягає значень повної вологоємності, обумовлюючи розвиток відновного процесу.

Загальні запаси вологи у шарі 0-30-см в торфовищі низинному коливались в межах 105-190 мм, в 0-50 см - 200-320 мм, а в 0-100 см - 450-640 мм і змінювались за сезонами року. Найбільша кількість вологи у вище зазначених шарах накопичувалась навесні і становила 120-190, 220-320 та 495-640 мм. Влітку і восени, порівняно з весною, загальні запаси зменшувалися відповідно до 105-175 і 110-160 мм у шарі 0-30 см, до 200-320 і 200-270 мм - у шарі 0-50 см та до 450-620 і 460-565 мм - у шарі 0-100 см. Між запасами вологи й рівнем підгрунтових вод в зоні аерації простежується прямопропорційна залежність.

Сольовий режим ґрунтів залежить від розчинення та переносу солей ґрунтовою вологою. Дослідження показали, що при заляганні підгрунтових вод в торфовищі поблизу с. Заворичі переважно на глибині 50-100 см (лише в окремі осінні строки вони опускаються до 140-210 см) тривалий період існує можливість випаровування та транспірації вологи. При використанні осушених торфовищ як пасовищ в їх профілі стали помітно накопичуватись легкорозчинні солі, токсичні для рослинності. А в природних умовах формування боліт їх водний режим сприяв періодичному видаленню солей із ґрунтів річкової долини під час весняно-літнього затоплення території.

У ґрунтах, що досліджувалися, переважає гідрокарбонатний тип засолення, вміст солей у меліорованому торфі досягає 0,3-0,6%. Це слабко- і середньозасолені ґрунти, але за тривалого переосушення торфовищ вміст солей може досягати 0,74%, а ґрунти стати сильнозасоленими. Тип засолення при цьому трансформується у гідрокарбонатно-сульфатний. Встановлено, що у торфовищах цього регіону за профілем відбувається сезонно-зворотня зміна іонних компонентів як за сезонами, так і у багаторічному циклі.

Запаси солей у торфовищі низинному глибокому у шарі 0-30 см становили 2,46-5,24 т/га, у шарі 0-50 см - 3,80-8,22, а у 0-100 см - 8,01-13,5 т/га. Найбільші запаси в зоні аерації накопичувалися за низьких рівнів підгрунтових вод і сягали 29,8-32,6 т/га.

Одним із важливих показників сольового режиму є реакція ґрунтового розчину (рН), тісно пов'язана із його хімічним складом. Показник рН торфовища низинного коливається в межах 7,1-7,8. За стабільно високих рівнів підгрунтових вод (рН 7,2-8,1) рН ґрунту зростає до величин 8,2-8,4, тобто створюється лужна реакція, шкідлива для рослин.

Вплив гідротехнічної меліорації на властивості органогенних ґрунтів. Зниження рівня підгрунтових вод посилює аерацію торфовищ, спричиняючи зростання мінералізації органічної речовини і збільшення щільності ґрунту. Щільність верхнього шару (0-16 см) торфовища зросла на 48%, а нижче (16-41 см) - на 15-20%. Вглиб за профілем зміни незначні. Також погіршилися і водно-гідрологічні показники: значно знизилися повна, найменша і капілярна вологоємності, особливо у шарі 0-50 см, у порівнянні із даними попередніх досліджень на цьому масиві (С.Т. Вознюк, 1959, 1969), знизилась і загальна шпаруватість (табл. 1).

Таблиця 1 - Фізичні та водно-фізичні властивості торфовища низинного глибокого, Р. 1, ст. Заворичі Броварського району Київської обл., 2003-2004 рр.

Такі ж тенденції спостерігаються і на інших об'єктах, зокрема в Західному Поліссі (Скрипніченко С.В., 2003).

ЕКОЛОГО-МЕЛІОРАТИВНИЙ СТАН ТА РОДЮЧІСТЬ КОМПЛЕКСУ ДЕРНОВИХ ОСОЛОДІЛИХ І СОЛОНЦЮВАТИХ ҐРУНТІВ БАСЕЙНУ Р. ТРУБІЖ

Вивчення впливу меліорації й шляхів господарського використання на процеси ґрунтоутворення у мінеральних ґрунтах проводили у створі, закладеному в районі станції Кучаково Бориспільського району Київської області. Ґрунти створу відрізняються між собою за умовами мікрорельєфу.

Загальна характеристика комплексу дернових осолоділих і солонцюватих ґрунтів басейну р. Трубіж. Дернові поверхневооглеєні осолоділі ґрунти (Р.6) у осолоділому горизонті мають слабкокислу реакцію ґрунтового розчину (рН 6,8), яка нижче за профілем змінюється до нейтральної (рН 7,1-7,3). Відповідно гідролітична кислотність зменшується від 1,97 до 0,25 мг-екв/100 г ґрунту. Вміст гумусу у верхньому (0-23 см) шарі - 3,70%. Дерновим глеюватим солонцюватим ґрунтам (Р.7) властива лужна реакція ґрунтового розчину (рН 7,8-8,2), досить висока ємність катіонного обміну (20,0-21,6 мг-екв/100 г ґрунту) та вміст гумусу у верхньому (0-33 см) шарі - 2,41%. Дернові глейові солонцювато-солончакуваті ґрунти (Р.8) мають рН 7,7-8,0, ємність катіонного обміну - 22-24 мг-екв/100 г ґрунту. Вміст гумусу у верхньому 0-29 см шарі - 3,13%. Ці ґрунти переважно сульфатно-гідрокарбонатні слабкозасолені з вмістом солей 0,1-0,13%.

Водно-сольовий режим ґрунтів дослідної ділянки. В умовах западинного мікрорельєфу сформувались комплекси солонцюватих і осолоділих ґрунтів. Залежно від генезису формуються і особливі властивості ґрунтів. Зокрема, із підвищенням форм рельєфу знижуються рівні підґрунтових вод і, відповідно, зменшуються загальні запаси вологи у ґрунтах. Натомість, збільшуються загальні запаси солей. Відповідно змінюється і реакція ґрунтового розчину від кислої - у ґрунтах западин із промивним водним режимом (дернові поверхневооглеєні осолоділі) до нейтральної і слабколужної - у ґрунтах, які сформувалися на підвищеннях (дернові глеюваті солонцюваті і дернові глейові солонцювато-солончакуваті). Також із підвищенням форм рельєфу збільшується і вміст СаСО₃ у ґрунті.

Водний режим комплексу дернових осолоділих і солонцюватих ґрунтів залежить від рельєфу, рівнів підгрунтових вод, погодно-кліматичним умов та гранулометричного складу генетичних горизонтів.

Водний режим дернових поверхневооглеєних осолоділих ґрунтів промивний, вологість досить стабільна у часі й за профілем (від 25-30% у верхніх горизонтах до 18-20% вниз за профілем). Між вмістом вологи та рівнем підгрунтових вод у цьому ґрунті простежувався тісний зв'язок. Високі стабільні рівні сприяли утриманню в ґрунтовій товщі достатньої кількості доступної для рослин вологи. Для цього ґрунту добре доступна волога складає 23-33%, а понад 33% - надлишкова волога, що призводить до перезволоження й оглеєння.

Дернові глеюваті солонцюваті легкосуглинкові ґрунти сформувалися на відносно підвищених елементах рельєфу із підгрунтовими водами на глибині 180-250 см, що значно нижче, ніж у попереднього ґрунту. Вони значно менше впливали на водний режим. Вміст вологи у орному шарі становив 6-17%, збільшуючись вниз за профілем до 11-22 %. В окремі сезони шар 0-10 см пересихав та розпилювався. Вміст доступної вологи був менший, що відбивалося на рості й розвитку рослин.

Дернові глейові солонцювато-солончакуваті ґрунти сформувалися на днищі мілких блюдець із підгрунтовими водами на глибині 100-130 см (найвищі рівні підгрунтових вод становили 64 см, а найглибші - 180 см). Це позитивно впливало на зволоження ґрунтового профілю: вміст вологи у профілі по сезонах року коливався в межах 17-25%, вона була доступною для рослин і сприяла формуванню значної кількості фітомаси лучної рослинності.

Загальні запаси вологи у шарі 0-30 см дернових поверхневооглеєних ґрунтів по сезонам року і по роках коливалися у межах 58-145 мм, дернових глеюватих солонцюватих ґрунтів - у межах 39-78 мм, а дернових глейових солонцювато-солончакуватих - 55-129 мм. У шарі 0-50 см запаси становили відповідно 90-220 мм, 52-125 мм й 104-212 мм, а у шарі 0-100 см - відповідно 235-403 мм, 157-302 й 242-384 мм. Встановлено, що між запасами вологи в ґрунті й рівнем підґрунтових вод простежувалась прямопропорційна залежність.

Сольовий режим. Дернові осолоділі ґрунти - незасолені. Дернові солонцюваті ґрунти мають сульфатно-содовий тип засолення. Однак, співвідношення між компонентами іонного складу в окремі сезони може змінюватися в умовах сезонно-зворотнього характеру сольового режиму цієї території.

Дернові поверхневооглеєні осолоділі ґрунти западин навесні систематично промиваються від солей. У них посилюються ознаки осолодіння, зокрема, кисла реакція ґрунтового розчину. Вміст солей в такі періоди не перевищує 0,05-0,06%. Однак, до осені можлива часткова реставрація засолення. Вміст солей може досягати 0,12%. В результаті промивання в профілі ґрунту відмічається збільшення вмісту SO₄^2-, натомість, при відновленні вмісту солей (реставраційні процеси) вміст Cl^- збільшується у ґрунтовій товщі. Однак, чіткої закономірності щодо цих процесів не встановлено.

Вміст легкорозчинних солей у дернових глеюватих солонцюватих ґрунтах коливався у межах 0,08-0,12%. Для них характерний відносно стабільний сольовий режим. Суттєвої динаміки вмісту основних іонів за профілем ґрунту не відмічено. Проте, в останні роки спостерігається деяке збільшення вмісту Mg²⁺ вниз за профілем. У дерновому глейовому солонцювато-солончакуватому ґрунті, сформованому на днищі невеликого блюдця, у весняний період під дією талих вод і атмосферних опадів відбувалось часткове вимивання солей весною вниз по профілю та їх подальше відновлення у літній сухий період. У цих ґрунтах в окремі сезони виявлено хлоридно-содовий тип засолення, а сума солей коливалась у межах 0,06-0,14%.

За результатами тривалих досліджень сольового режиму комплексу дернових осолоділих і солонцюватих оглеєних ґрунтів в басейні р. Трубіж значних багаторічних змін вмісту солей не виявлено. Сольовий режим має сезонно-зворотній характер, тісно пов'язаний із водним режимом, метеорологічними умовами та регіональними особливостями території.

Загальні запаси вологи у солей 0-30 см дернового поверхневооглеєного ґрунту по сезонам року і по роках коливалися у межах 1,33-5,60 т/га, дернового глеюватого солонцюватого ґрунту - у межах 1,76-4,23 т/га, а дернового глейового солонцювато-солончакуватого - 2,61-5,76 т/га. У шарі 0-50 см запаси становили відповідно 2,91-8,82 т/га, 3,01-7,65 т/га й 4,52 до 9,84 т/га, а у шарі 0-100 см - відповідно 7,36-13,9 т/га, 6,18-18,7 т/га й 11,7-20,9 т/га. Виявлено, що багаторічна й сезонна динаміка запасів солей, динаміка рівнів підгрунтових вод й їх мінералізація мають чіткий взаємозв'язок. Найбільше накопичення солей у комплексі дернових осолоділих і солонцюватих ґрунтів відбувається за низьких рівнів підґрунтових вод.

Встановлено, що на різних елементах мікрорельєфу змінюється і реакція ґрунтового розчину. В умовах систематичного промивання ґрунтової товщі у западинах сформувалися дернові осолоділі ґрунти із слабкокислою реакцією ґрунтового розчину (рН 5,6-6,7). Для ґрунтів підвищень - дернових глеюватих солонцюватих - притаманна, як правило, нейтральна або слабколужна реакція ґрунтового розчину з рН від 7,3 до 8,6. Дерновим глейовим солонцювато-солончакуватим ґрунтам мілких западин також властива реакція ґрунтового розчину від нейтральної до слабколужної (рН 6,5-8,6).

Вплив гідротехнічної меліорації на властивості напівгідроморфних ґрунтів. Внаслідок осушення відбулось додаткове ущільнення елювіального та ілювіального горизонтів, обумовлене низхідною міграцією мулистих часток. Відповідно зменшилась і їх загальна шпаруватість; порівняно з верхнім генетичним горизонтом (48,2%) її значення в елювіальному та ілювіальному складало близько 39%. Значних змін внаслідок ущільнення зазнала й капілярна шпаруватість, що відбилось і на основних водно-фізичних властивостях ґрунту. У вище згаданих горизонтах капілярна, найменша та повна вологоємності були у 1,5-1,7 рази менше порівняно із верхнім гумусовим горизонтом і становили 19-22%.

ВПЛИВ ХІМІЧНОЇ ТА ГІДРОТЕХНІЧНОЇ МЕЛІОРАЦІЇ НА ВЛАСТИВОСТІ ЧОРНОЗЕМНО-ЛУЧНИХ СОЛОНЦЮВАТИХ ҐРУНТІВ ЛІВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ

Загальна характеристика чорноземно-лучних ґрунтів. Перед закладанням у 1977 році тривалого досліду з хімічної меліорації чорноземно-лучний солонцюватий ґрунт дослідної ділянки характеризувався високою лужністю ґрунтового розчину (рН 8,7-9,8), значним вмістом обмінних форм натрію (20-30%) і магнію (50-70%), низькою забезпеченістю елементами живлення, низьким вмістом гумусу (1,4-2,5%) після закладання гончарного дренажу й вирівнювання поверхні поля. Зміна водного режиму території, що досліджувалась, призвела до зміни морфологічних ознак чорноземно-лучного ґрунту, він набув певних ознак лучно-чорноземного ґрунту. Тип засолення цього ґрунту гідрокарбонатний та хлоридно-гідрокарбонатний із сумою солей у межах 0,08-0,15%.

Водний режим. Багаторічні посезонні дослідження вологості меліорованих чорноземно-лучних ґрунтів, змін рівня підґрунтових вод і динаміки метеорологічних елементів (опадів і температури повітря) підтверджують погіршення водного режиму цих ґрунтів й послаблення його зв'язку із роботою дренажної системи. Відповідно до значних посезонних коливань рівня підгрунтових вод (від 115-135 см навесні до 200-240 см восени) змінювалась і вологість ґрунту у зоні аерації. У верхньому шарі весною вологість складала 25-27%, і близько 20% - у всій товщі над РПГВ. Восени вологість знижувалась до 10-15% по всьому профілю.

За період досліджень в шарі 0-100 см волога знаходилась у доступній для рослин формі, за винятком окремих сезонів, де спостерігали пересихання шару ґрунту 0-30 см. У більшості випадків з глибини 100-125 см відмічена надлишкова волога й перезволоження нижніх горизонтів.

Загальні запаси вологи по сезонах року й по роках у 0-30 см шарі чорноземно-лучного ґрунту становили 51-108 мм, 0-50 см - 89-182 мм та 0-100 см - 228-370 мм.

Сольовий режим. У сольовому режимі відмічено ознаки реставрації засолення, коли в окремі сезони вміст водорозчинних солей у ґрунті зростає, що обумовлене підняттям рівня слабкомінералізованих підгрунтових вод (табл. 2).

Таблиця 2 - Іонний склад чорноземно-лучного слабкосолонцюватого ґрунту та підгрунтових вод, тривалий польовий дослід Інституту землеробства УААН, с. Любарці Бориспільського району Київської області, 13.10.2002 р.

¹⁾ для ґрунту: у чисельнику - %, у знаменнику - мг-екв/ 100 г ґрунту; ²⁾ для води: у чисельнику - %, у знаменнику - мг-екв/ дм³.

У складі аніонів помітно зростає вміст карбонатів і бікарбонатів, а серед катіонів - натрію (з глибини 50 см до рівня підгрунтових вод) та магнію (особливо в метровому шарі). Отже, в профілі ґрунту переважають карбонати і бікарбонати натрію і магнію, обумовлюючи лужність ґрунтового розчину.

Запаси солей у профілі чорноземно-лучного содово-солончакового слабкосолонцюватого ґрунту за період спостережень становили відповідно у шарах: 0-30 см - 3,80-5,73 т/га; 0-50 см - 5,75-9,95; 0-100 см - 13,1-22,6 т/га. У зоні аерації запаси найбільші (39,3-59,3 т/га) при глибоких підгрунтових водах.

Сольовому режиму цих ґрунтів притаманні в загальному значні сезонні коливання вмісту солей. На цьому фоні вплив меліоративних заходів (хімічної та гідротехнічної меліорації) на зміну сольового режиму прослідковується слабко.

Динаміка реакції ґрунтового розчину (рН). Важливим показником ефективності меліорації солонцюватих ґрунтів є вивчення динаміки реакції ґрунтового розчину (рН). Саме результатом хімічної меліорації чорноземно-лучних солонцюватих ґрунтів було різке послаблення його лужності, зниження рН у верхньому орному шарі до 7,2-7,4, а на глибині 1м (при капілярному насиченні вологою) - до 7,8-8,1 внаслідок нейтралізації соди фосфогіпсом, його впливу на ГВК та вимивання солей із ґрунтового профілю. Проте, у 90-ті роки із погіршенням експлуатації дренажних систему ґрунтовому профілі виявлені ознаки реставрації солонцевого процесу, перш за все посилення лужної реакції. Показник рН в орному шарі підвищився до 7,8-8,2, а на глибині 1м - до 8,1-9,0, засвідчуючи появу в окремі сезони соди й зниження родючості меліорованих ґрунтів. Тобто, в ґрунті відбувається повторне проявлення содонакопичення, яке негативно впливає на його властивості, ріст та розвиток рослин.

Зміни агрохімічних і фізико-хімічних властивостей меліорованих чорноземно-лучних ґрунтів. Внаслідок хімічної меліорації і системи удобрення відбулося збільшення вмісту доступних форм елементів живлення рослин, а також гумусу. Відмічено, що найбільш інтенсивно його вміст відновлювався за внесення 50 т/га гною + N₁₇₀ P₁₀₀ + 6 т/га фосфогіпсу.

Після проведення будівництва густої дренажної мережі та планувальних робіт у 1983 р. вміст гумусу у орному шарі складав лише 2,1-2,5%, а у підорному - 1,4-1,6.

В результаті тривалого удобрення й хімічної меліорації вже у 2002-2004 рр. його вміст у вище згаданих шарах (0-20 і 20-40 см) збільшився до 3-3,6% і 2%.

ЗМІНИ ТА НАПРЯМИ ФОРМУВАННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПЕРЕЗВОЛОЖЕНИХ ҐРУНТІВ БАСЕЙНУ Р. ТРУБІЖ

Згідно математичного аналізу отриманих даних із підвищенням засоленості органогенних ґрунтів басейну р. Трубіж буде стрімко зростати в них кількість сульфату натрію, а у підгрунтових водах - бікарбонату натрію, що в подальшому може обумовити підлуження ґрунтової товщі та осолонцювання ґрунтів.

У дернових поверхневооглеєних осолоділих ґрунтах комплексу дернових осолоділих і солонцюватих ґрунтів із збільшенням концентрації солей у ґрунті буде підвищуватись кількість сульфатів, карбонатів і бікарбонатів магнію і незначно - сульфатів та карбонатів кальцію, а у підгрунтових водах - сульфатів магнію, кальцію і натрію. Присутність сульфатів, карбонатів і бікарбонатів магнію у ґрунтовому розчині може проявляти токсичну дію на рослини, а ґрунти - перейти у низькопродуктивні. У дернових глеюватих солонцюватих ґрунтах - підвищуватиметься вміст карбонатів кальцію і магнію, бікарбонатів магнію, сульфатів кальцію і магнію, а у підгрунтових водах - бікарбонатів натрію. У дернових глейових солонцювато-солончакуватих ґрунтах - карбонатів і сульфатів кальцію і магнію та бікарбонатів магнію, а у підгрунтових водах - сульфатів і хлоридів кальцію та магнію.

За цих умов у чорноземно-лучних солонцюватих ґрунтах, які було меліоровано, будуть накопичуватись бікарбонати натрію і магнію та карбонати кальцію і магнію, а у підгрунтових і дренажних водах - бікарбонати натрію, які за високої температури можуть перетворюватися у карбонати натрію (соду). Отже, тут поряд із процесом засолення розвивається водночас й осолонцювання.

Важливим в оцінці змін та подальших напрямів формування властивостей ґрунту є прогноз формування водного режиму, зокрема, запасів вологи у ґрунті. На основі математичного аналізу побудовано регресійну модель, завдяки якій без відбору проб та їх аналізу в лабораторних умовах, але за відомих рівнів підгрунтових вод, можна встановити запаси вологи у розрахункових шарах ґрунту. Коефіцієнт кореляції (r) між ними коливався в широких межах 0,60-0,99.

ВПЛИВ МЕЛІОРАЦІЇ НА ФОРМУВАННЯ УРОЖАЙНОСТІ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР В ДОЛИНІ Р. ТРУБІЖ

Продуктивності осушених земель в басейні р. Трубіж у 2002-2004 рр. (за даними Трубізького управління меліоративних систем і водного господарства) для зернових культур була 2,29 т/га зернових одиниць (з.о.), що на 1,84 т/га з.о. перевищувала продуктивність на землях без меліорації та на 0,58 т/га - на землях після осушення і повного освоєння. Проте, для технічних і кормових культур в останні роки відмічено зниження їх продуктивності на 4-13 т/га з.о. порівняно із даними 60-70-х років, що можна пояснити погіршенням агроекологічного стану осушених земель.

Використання фосфогіпсу на чорноземно-лучному слабкосолонцюватому содово-солончаковому ґрунті забезпечило збільшення урожайності всіх культур в кормовій сівозміні. Найвищі показники продуктивності сформувалися за використання 6 т/га (для вівса на зелений корм - 3 т/га) фосфогіпсу на фоні органічного (50 т/га гною) і мінерального (N₁₇₀P₁₀₀) удобрення. При цьому продуктивність буряків кормових становила 11,9 т/га, люцерни - 4,5 і 5,5 т/га, пшениці озимої - 3,8 і вівса на зелений корм - 2,8 т з.од./га, що забезпечило отримання додаткової кількості продукції: буряків кормових 7,3 т/га, люцерни 3,3 і 3,6 т/га, пшениці озимої 2,5 т/га і вівса 0,86 т/га (табл. 3). Отже, найвища продуктивність культур кормової сівозміни формується на фоні дренажу при хімічній меліорації фосфогіпсом в повній дозі за вмістом обмінного натрію у поєднанні з органічними і мінеральними добривами в дозах N₁₇₀P₁₀₀ кг/га та 50 т/га гною.

ЕКОНОМІЧНА І ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ХІМІЧНОЇ МЕЛІОРАЦІЇ ПЕРЕЗВОЛОЖЕНИХ СОЛОНЦЮВАТИХ ҐРУНТІВ У БАСЕЙНІ Р. ТРУБІЖ

Інтегрований економіко-енергетичний аналіз вирощування культур сівозміни показав, що для буряків кормових найвищий економічний і енергетичний ефект за умовно чистого прибутку 4014 грн./га, рівня рентабельності 243% і коефіцієнту енергетичної ефективності (Кее) 4,78 забезпечило внесення 6 т/га фосфогіпсу. Для люцерни на зелений корм 2-го року використання і пшениці озимої на зерно - 6 т/га фосфогіпсу на фоні органічного і мінерального удобрення (50 т/га гною + N₁₇₀P₁₀₀). Умовно чистий прибуток і рентабельність цих культур становили 2746 і 1505 грн./га та 512 і 196%, а Кее - 6,77 і 3,08. Для вівса на зелений корм найефективнішим було використання 3 т/га меліоранта з помірними дозами органічних і мінеральних добрив за умовно чистого прибутку 1057 грн./га, рівня рентабельності 166% і Кее 4,16.

Таким чином, результати економічного й енергетичного аналізу засвідчили найвищу ефективність застосування для більшості культур 6 т/га (для вівса на зелений корм - 3 т/га) фосфогіпсу на фоні 50 т/га гною і N₁₇₀P₁₀₀ в умовах прийнятої у тривалому польовому досліді кормової сівозміни.

Таблиця 3 - Продуктивність культур п'ятипільної кормової сівозміни у тривалому польовому досліді Інституту землеробства УААН на чорноземно-лучному солонцюватому ґрунті за різних варіантів хімічної меліорації, 1999-2003 рр., т/га зернових одиниць

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення і практичне обґрунтування процесів зміни водно-сольового режиму, фізичних і водно-фізичних властивостей, вмісту гумусу й морфолого-генетичних ознак гідроморфних і напівгідроморфних засолених ґрунтів басейну р. Трубіж та визначено інтенсивність відновлення лужності меліорованих земель.

1. Погіршення експлуатаційного стану Трубізької осушувально-зволожувальної меліоративної системи призвело до значного коливання рівнів підгрунтових вод на торфовищах басейну р. Трубіж по сезонах року (від 50-60 до 100-110 см навесні і восени й до 150-210 см влітку за нормативних значень в літній сезон 110-120 см) і періодичного переосушення і перезволоження земель. Запаси вологи в меліорованих ґрунтах басейну р. Трубіж мали прямопропорційну залежність щодо рівня підгрунтових вод, де коефіцієнт кореляції коливається у межах 0,60-0,99.