Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 631.445.2:631.81:631.582

Вплив тривалого застосування добрив і вапна на родючість ясно-сірого лісового ґрунту та продуктивність культур сівозміни

06.01.04 - агрохімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

ОЛІФІР ЮРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ

Київ 2007

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Інституті землеробства і тваринництва західного регіону УААН

Науковий керівник - доктор сільськогосподарських наук, професор ДЗЮБАЙЛО Андрій Григорович, Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка, завідувач кафедри екології

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор ДЕГОДЮК Едуард Григорович, ННЦ „Інститут землеробства УААН”, головний науковий співробітник відділу агрохімії і фізіології рослин

кандидат сільськогосподарських наук, доцент ПАРХУЦЬ Ігор Миколайович, Львівський державний аграрний університет, доцент кафедри агрохімії і ґрунтознавства

Захист відбудеться “09” листопада 2007 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.04 у Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус № 3, аудиторія 65

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв Оборони, 13, навчальний корпус № 4, к. 28

Автореферат розісланий “06” жовтня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради І.В. Присташ

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Питання збереження та підвищення родючості ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту західного Лісостепу нерозривно пов'язані з внесенням мінеральних, органічних добрив і вапна. Значний внесок у вирішення цих проблем зробили вчені: Г.О. Андрущенко, А.І. Гуменюк, Є.І. Козак, З.М. Томашівський, Б.Я. Швайківський, А.В. Погорецький, В.М. Петрунів. Проте вплив систематичного та тривалого (протягом 40 років) внесення різних доз і співвідношень мінеральних добрив, гною і вапна у сівозміні на інтенсивність агрохімічних трансформацій, спрямованість ґрунтових процесів і перетворень досліджено недостатньо. За таких умов особливо актуальним є вивчення закономірностей тривалого впливу різних систем удобрення і вапнування на формування поживного режиму та показники родючості ясно-сірого лісового ґрунту. Успішне вирішення цього завдання вимагає постійного одержання якісної інформації, що ґрунтується на глибоких наукових розробках, отриманих у базових тривалих дослідах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведено відповідно до тематичного плану лабораторії землеробства та відтворення родючості ґрунтів Інституту землеробства і тваринництва західного регіону УААН з виконання НТП „Родючість і охорона ґрунтів”, підпрограми „Розробити технології збереження і раціонального використання ґрунтів і ґрунтової родючості” на 2001 - 2005 рр. за завданням 01.02. „Розробити діагностику екологічної стійкості кислих ґрунтів, енергоощаджуючі технології їх меліорації та управління родючістю” (державний реєстраційний номер 0101U006035).

Мета і завдання досліджень. Мета науково-дослідної роботи полягала у визначенні шляхів збереження і підвищення родючості ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту, встановленні загальних закономірностей та регіональних особливостей агрохімічних трансформацій, які відбуваються в ґрунті за умов тривалого і систематичного внесення гною, мінеральних добрив і вапна, та їхнього впливу на формування поживного режиму і продуктивність культур сівозміни.

Для досягнення поставленої мети було передбачено вирішити такі завдання:

- вивчити вплив тривалого застосування гною, мінеральних добрив і вапна на зміну кислотно-основних, агрохімічних властивостей та вмісту гумусу в ясно-сірому лісовому ґрунті;

- дослідити вплив тривалого внесення добрив за різних систем їх застосування та вапнування у сівозміні на характер поживного режиму ґрунту, динаміку різних форм азоту, фракційний склад фосфатів, груповий склад калію в орному (0 - 20 см) і підорному (20 - 35 см) шарах ясно-сірого лісового ґрунту;

- вивчити вплив тривалого застосування добрив і вапна на формування урожайності, показники якості культур та продуктивність сівозміни;

- провести економічну, енергетичну та агрохімічну оцінку застосування добрив і вапна за різної насиченості ними сівозміни.

Об'єкт дослідження. Агрохімічні та фізико-хімічні процеси ясно-сірого лісового ґрунту, продуктивність сільськогосподарських культур у сівозміні при тривалому застосуванні добрив і вапна.

Предмет дослідження. Окремі показники поживного режиму, фракційний склад фосфатів, груповий склад калію, вміст гумусу та кислотно-основні властивості ясно-сірого лісового ґрунту при тривалому застосуванні добрив і вапна; величина та якість врожаю культур сівозміни; економічна та енергетична оцінка агрофонів тривалого досліду.

Методи дослідження: польовий тривалий дослід, агрохімічні методи (хімічні та фізико-хімічні), математично-статистичний, економічна та енергетична оцінка. добриво сівозміна вапнування ґрунт

Наукова новизна досліджень полягає в тому, що в умовах західного Лісостепу на ясно-сірому лісовому ґрунті встановлено закономірності зміни агрохімічних властивостей, вмісту гумусу, кислотно-основних показників, поживного режиму ґрунту та їхнього впливу на величину та якість врожаю культур сівозміни за умов тривалого (40-річного) застосування різних доз добрив і вапна. Обґрунтовано систему удобрення у сівозміні, що забезпечує збереження і розширене відтворення родючості ясно-сірого лісового ґрунту та отримання стабільних економічно виправданих врожаїв культур сівозміни, а також визначено ознаки деградації ґрунтового покриву за мінеральної системи удобрення.

Практичне значення отриманих результатів. Внаслідок проведеної науково-дослідної роботи розроблено науково-обґрунтовану систему удобрення на основі раціонального поєднання у сівозміні гною, мінеральних добрив і вапна, що дозволяє виробництву отримувати високі врожаї вирощуваних сільськогосподарських культур, забезпечує найвищий рівень продуктивності сівозміни при збереженні та розширеному відтворені родючості ясно-сірого лісового ґрунту за різних господарсько-економічних умов. Результати досліджень пройшли виробничу перевірку в ТзОВ „Агро Фрутіка Бишків” Жовківського району Львівської області на площі 100 га та впроваджені у дослідному господарстві „Оброшино” Інституту землеробства і тваринництва західного регіону УААН.

Особистий внесок здобувача. Автор самостійно опрацював та систематизував матеріали спеціальної літератури, за його безпосередньою участю виконано польові та лабораторні дослідження. На основі одержаних результатів особисто здійснено аналіз, теоретичне обґрунтування і узагальнення досліджень, що відображено у наукових працях, які вийшли друком, сформульовано основні положення дисертаційної роботи, зроблено загальні висновки і подано рекомендації виробництву, проведено перевірку і впровадження результатів досліджень, підготовлено до друку дисертацію і автореферат.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень висвітлено на науково-практичній конференції молодих вчених „Новітні технології вирощування сільськогосподарських культур - у виробництво” (Київ-Чабани, 2004), Міжнародній науково-практичній конференції „Сучасний стан ґрунтового покриву України та шляхи забезпечення його сталого розвитку на початку ХХІ століття” (Харків, 2006), VІІ з'їзді УТҐА „Ґрунти - основа добробуту держави, турбота кожного” (Київ, 2006), обговорено і схвалено на засіданнях методичних комісій та вчених рад Інституту землеробства і тваринництва західного регіону УААН.

Публікації. За результатами досліджень на тему дисертації опубліковано 11 наукових праць, з них 7 статей у фахових виданнях, науково-методичні рекомендації та 3 матеріали конференції.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційну роботу викладено на 196 сторінках комп'ютерного тексту, з яких 149 сторінок основного тексту. Складається із вступу, огляду літератури, методики та умов проведення досліджень, 4 розділів експериментальної частини, висновків, рекомендацій сільськогосподарському виробництву, переліку використаних літературних джерел, 17 додатків. Включає 34 таблиці, 6 рисунків. Список використаної літератури нараховує 327 найменувань, з них 20 - іноземних авторів.

Основний зміст роботи

На основі узагальнення літературних даних подано огляд і аналіз вітчизняних та зарубіжних досліджень, присвячених впливу тривалого застосування мінеральних, органічних добрив та вапна на вміст гумусу, формування ефективної родючості та регулювання кислотності ґрунту.

Вагомі результати досліджень на цю тему викладено в наукових працях В.Г. Мінєєва, В.В. Прокошена, Б.С. Носка, М.М. Городнього, А.О. Христенка, Е.Г. Дегодюка, В.В. Медведєва, Р.С. Трускавецького, В.В. Окоркова, Т.М. Кулаковської та ін. На основі проведеного аналізу виявлено ряд проблем і положень, які, на наш погляд, вимагають додаткового вивчення, тому було визначено мету і потребу продовження досліджень.

МЕТОДИКА, об'єкти та умови ПРОВЕДЕННЯ досліджень

Дослідження проводили впродовж 2003 - 2005 рр. у тривалому досліді, закладеному в 1965 р. на ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті лабораторії землеробства і відтворення родючості ґрунтів Інституту землеробства і тваринництва західного регіону УААН.

Львівська область, на території якої проводили дослідження, розміщена в зоні західного Лісостепу. Клімат її помірно континентальний з невеликим діапазоном коливання температур у різні пори року. Середньорічна температура повітря становить 7,6 ^оС, сума опадів - 668 мм, тривалість безморозного періоду - 160 днів. Погода в основному залежить від циклонів, які переміщуються протягом всього року. В літній період випадає в 2 - 3 рази більше опадів, ніж у зимовий. Гідротермічний коефіцієнт становить 1,5 - 1,8.

Метеорологічні умови за роки дослідження в основному були типовими для зони, проте мали певні особливості порівняно з середньобагаторічними показниками. Зокрема негативно вплинули на формування величини врожаю вирощених у сівозміні культур несприятливі погодні умови осінньо-зимового періоду 2002 - 2003 рр., а також дощі зливового характеру з грозами і градом у липні 2003 р. 2003 - 2004 вегетаційний рік характеризувався сприятливішими погодними умовами, про що свідчив добрий ріст і розвиток рослин. Однак надмірна кількість опадів (відхилення 150%) у фазу повної стиглості зерна більше позначилася на якості, зокрема вмісті клейковини, ніж врожайності пшениці озимої. Найбільш негативно погодні умови вплинули на ріст і розвиток рослин пшениці озимої весною 2005 р. Так, впродовж березня, квітня і травня опадів випало відповідно на 50, 77 і 19% більше за норму, що спричинило значну загибель рослин у зв'язку з їх вимоканням. Внаслідок таких екстремальних погодних умов урожайність зерна пшениці озимої в цьому році була найнижчою за роки досліджень.

Ґрунт дослідного поля - ясно-сірий лісовий поверхнево оглеєний. Профіль ґрунту сформувався під хвойними і листяно-хвойними лісами за умов промивного водного режиму під дією низхідних рухів кислих ґрунтових розчинів. Внаслідок наявності щільного водонепроникного ілювіального горизонту та породи, а також через відсутність поверхневого стоку спостерігався застій поверхневих вод, що обумовило оглеєння ґрунту. Крім того, деякий вплив на його оглеєння мають підґрунтові води, глибина залягання яких коливається в межах 1,5 - 1,8 м. Ґрунтотворною породою є лесовидний суглинок.

За гранулометричним складом ґрунт орного шару грубопилувато-легкосуглинковий. Його агрохімічна характеристика до закладання досліду така: вміст гумусу (за Тюріним) 1,42%, рН_КСl 4,2, гідролітична кислотність (за Каппеном) 4,5, обмінна (за Соколовим) 0,6 мг-екв/100 г ґрунту, вміст рухомого алюмінію 60, рухомого фосфору (за Кірсановим) і обмінного калію (за Масловою) - відповідно 36 і 50 мг/кг ґрунту. Дані аналізів, які характеризують гранулометричний склад, фізико-хімічні та агрохімічні властивості ясно-сірого лісового ґрунту перед закладанням досліду, свідчать про його низьку природну родючість.

У роки досліджень проходила шоста ротація сівозміни. Дослід проводили трьома полями з послідовним входженням у сівозміну одного поля. Загальна площа ділянки - 162 м² (27 х 6), а облікової - 100 м² (25 х 4). Повторність досліду триразова. Розташування варіантів одноярусне, послідовне.

Сівозміна семипільна з таким чергуванням культур: картопля - ячмінь ярий із підсівом конюшини - конюшина лучна - пшениця озима - буряк цукровий - кукурудза на силос - пшениця озима. Починаючи з 2000 р., після закінчення V ротації проведено часткову реконструкцію досліду, що полягала у вивченні ефективності та тривалості післядії вапнування, залишкових фосфору та калію при помірному азотному живленні (вар. 11 - 18) з таким чергуванням культур: кукурудза на силос - ячмінь ярий із підсівом конюшини - конюшина лучна - пшениця озима.

У досліді вносили напівперепрілий гній ВРХ на солом'яній підстилці, аміачну селітру (34%, ГОСТ 2-85), суперфосфат простий гранульований (19,5%, ГОСТ 59-56-78), хлористий калій (40%, ГОСТ 4568-83), в останні роки - нітроамофоску (NPK по 17%) та калімагнезію (28%). Для вапнування використовували вапнякове борошно (95% СаСО₃).

Вапнування проводили один раз за ротацію під першу культуру сівозміни - картоплю - при весняному переорюванні зябу нормами вапна 0,5; 1,0; 1,5 за гідролітичною кислотністю (г.к.). Гній до реконструкції досліду вносили двічі - під картоплю і буряк цукровий, починаючи з VI ротації - під кукурудзу на силос. Добрива вносили вручну розкидним способом: фосфорні та калійні - під основний обробіток ґрунту восени, азотні - під передпосівну культивацію навесні щорічно відповідно до розрахованих норм для кожної культури згідно зі схемою досліду.

Дослідження поживного режиму проводили в полях пшениці озимої після конюшини лучної як останньої культури сівозміни у варіантах без добрив (контроль, вар. 1), післядії: 1,0 н за г.к. вапна (вар. 2), 10 т/га гною (вар. 3) та сумісного внесення 1,0 н за г.к. вапна і 10 т/га гною (вар. 4), а також у варіантах, що включають застосування під пшеницю озиму повної (вар. 5, 7) та половинної (вар. 9) доз мінеральних добрив і сумісного та роздільного внесення гною, післядії вапна і мінеральних добрив у півторакратній та подвійній дозах NPK на фоні гною і післядії вапна, починаючи з 2000 р. - післядії РК (вар. 12, 15, 17, 18).

Упродовж 2003 - 2005 рр. щорічно для вивчення динаміки поживного режиму на облікових ділянках під час вегетації пшениці озимої, а саме - у фазах весняного кущіння, виходу в трубку та воскової стиглості, поділяночно відбирали зразки з орного (0 - 20 см) і підорного (20 - 35 см) шарів ґрунту.

Зразки ґрунту відбирали та готували до аналізів згідно з ДСТУ ІSО 11464-2001. Агрохімічні аналізи поживного режиму ґрунту проводили за такими методиками: вміст нітратного азоту - за методом Грандваль-Ляжу (ГОСТ 26488-85), амонійного - фотоколориметричним методом за допомогою реактиву Неслера (ГОСТ 26489-85), лужногідролізованого - за Корнфілдом, груповий склад фосфа- тів - за Чиріковим (ГОСТ 26204-91, І + ІІ та ІІІ групи відповідно у витяжці 0,5 н СН₃СООН і 0,5 н НСl), ступінь рухливості фосфору - за Карпінським і Зам'ятіною (в 0,03 н K₂SO₄), вміст обмінного калію - за Чиріковим (у витяжці 0,5 н СН₃СООН).

Для вивчення змін агрохімічних властивостей ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту під впливом застосування мінеральних добрив, гною і вапна після закінчення VІ ротації відбирали зразки з орного та підорного шарів ґрунту. У них визначали вміст гумусу за Тюріним (ГОСТ 26213-91), рН сольової витяжки - потенціометричним методом (ДСТУ ІSО 10390-2001), гідролітичну кислотність - за Каппеном у модифікації ЦІНАО (ГОСТ 26212-91), обмінну кислотність - за ГОСТ 26484-85, вміст рухомого алюмінію - за Соколовим (ГОСТ 26485-85), суму увібраних основ - за Каппеном-Гільковіцем (ГОСТ 27821-88), кальцій і магній - трилонометричним методом (ГОСТ 26487-85), валовий фосфор - за ГОСТ 26261-84, фракційний склад фосфатів - за методом Чанга і Джексона в модифікації Гінзбург-Лебедєвої, валовий калій - за Смітом (ГОСТ 26261-84), водорозчинний калій - за методом Александрова, необмінний калій - за Пчолкіним.

Під час збирання комбайном відбирали середні зразки зерна пшениці озимої, в яких визначали вологість, натуру (ГОСТ 10840-64), масу 1000 зерен (ГОСТ 10842-82), вміст „сирої” клейковини методом відмивання водорозчинних речовин (ГОСТ 13586-68), вміст білкового азоту - за К'єльдалем (ГОСТ 10846-91), фракційний склад білків - за методикою М.М. Городнього та М.В. Козлова.

У зеленій масі кукурудзи визначали вміст сухої речовини термогравіметричним методом, вміст „сирого” протеїну - за методом К'єльдаля. В зерні ячменю ярого кількість крохмалю визначали поляриметричним методом за Реверсом, у сіні конюшини лучної вміст клітковини - за методом Ганнеберга і Штомана.

Облік врожаю робили поділяночно. Статистичну обробку врожайних даних проводили методом дисперсійного аналізу за прописом Б.А. Доспехова і дисперсійно в пакеті “STATISTICA”.

Економічну ефективність застосування добрив визначали за середніми цінами в роки проведення досліджень, згідно з методикою А.С. Мерзликіна, біоенергетичну ефективність - з використанням пропису методики О.К. Медведовського та П.І. Іваненка і за методикою біоенергетичної оцінки технології виробництва продукції рослинництва.

Під час написання дисертаційної роботи для обґрунтування власних досліджень було використано з дозволу авторів А.Й. Габриєль та І.І. Петрунів звітні матеріали, отримані в умовах тривалого досліду, щодо урожайності і якісних показників культур сівозміни кукурудзи, ячменю ярого та конюшини лучної за VI ротацію, а також врожаю і якості зерна пшениці озимої за IV і V ротації.

вплив тривалого удобрення та періодичного вапнування на фізико-хімічні властивості ясно-сірого лісового ґрунту

Кислотно-основні властивості ясно-сірого лісового ґрунту. Проведені дослідження показали, що органо-мінеральна система удобрення на фоні періодичного вапнування поліпшила кислотно-основні властивості ясно-сірого лісового ґрунту (табл. 1).

На кінець VІ ротації величина рН_KCl орного шару ґрунту підвищилася з 4,2 (контроль без добрив) до 5,1 - 5,3. Водночас гідролітична кислотність знизилася до 2,3 - 2,6 проти 4,4 мг-екв/100 г ґрунту контролю. Вміст рухомого алюмінію зменшився з 62,5 до 2,6 - 2,9 мг/кг ґрунту, сума увібраних основ зросла до 6,3 - 6,5 мг-екв/100 г ґрунту. Поліпшилася структура обмінних катіонів ГВК, зокрема вміст кальцію збільшився до 4,66 - 4,86, магнію - до 0,50 - 0,61 мг-екв/100 г ґрунту.

Тривале застосування подвійної дози мінеральних добрив супроводжувалося зниженням показника рН_KCl до 3,9 одиниці, підвищенням гідролітичної кислотності до 5,4 мг-екв/100 г ґрунту та зростанням вмісту рухомого алюмінію до 85,9 мг/кг ґрунту. Разом з тим знижувалася кількість обмінного кальцію та магнію в орному шарі ґрунту навіть порівняно з варіантом без добрив. При цьому вміст увібраного кальцію і магнію становив відповідно 1,93 та 0,40 проти 2,21 і 0,43 мг-екв/100 г ґрунту.

Вміст гумусу в ясно-сірому лісовому ґрунті. Важливе значення у системі всіх факторів родючості ґрунту належить органічній речовині. Гумус є комплексним активно функціонуючим буферним механізмом відносно всіх елементів родючості. Дослідження показали, що найвищий вміст гумусу (загального) в орному шарі на кінець шостої ротації сівозміни (1,99%) був у варіанті органо-мінеральної системи удобрення за умови систематичного сумісного внесення повної дози мінеральних добрив (N₆₅P₆₈K₆₈) та 10 т/га сівозмінної площі гною, що на 0,51% перевищує кількість гумусу у варіанті без добрив.

Таблиця 1

Вплив тривалого застосування добрив і вапна на кислотно-основні показники та вміст рухомого алюмінію у ясно-сірому лісовому ґрунті, кінець VI ротації, середнє за 2003 - 2005 рр

З'ясовано, що систематичне сумісне внесення повної (N₆₅P₆₈K₆₈) і половинної (N₃₀P₃₄K₃₄) доз мінеральних добрив, гною (10 т/га) на фоні вапнування 1,0 н СаСО₃, сприяючи окультуренню ясно-сірого лісового ґрунту, підвищує вміст гумусу відповідно до 1,95 і 1,96% порівняно з 1,48% у контрольному варіанті.

Систематичне тривале внесення мінеральних добрив у подвійній дозі без вапнування не суттєво впливало на збільшення вмісту гумусу в ґрунті, який на кінець шостої ротації становив 1,69%, тобто за 40 років зріс лише на 0,08%.

ПОЖИВНИЙ режим ЯСНО-СІРОГО ЛІСОВОГО ҐРУНТУ під впливом тривалого застосування добрив і вапна

Показники азотного режиму. У зоні західного Лісостепу України, що характеризується періодично промивним водним режимом, особливе значення у формуванні величини і показників якості врожаю має вміст у ґрунті рухомих сполук азоту.

Сильні зливові дощі, які випадали впродовж вегетації пшениці озимої під час проведення досліджень, значно сповільнювали процеси нітрифікації, а також сприяли вимиванню нітратного азоту з орного шару. Тому практично в усіх варіантах досліду в період інтенсивного росту і розвитку рослин пшениці озимої в ґрунті було виявлено лише сліди нітратного азоту.

Найбільше нагромадження амонійного азоту в ґрунті під пшеницею озимою спостерігалося у варіантах органо-мінерального удобрення із внесенням безпосередньо під пшеницю мінеральних добрив у дозі N₇₀P₉₀K₉₀. При цьому вміст амонійного азоту у фазі весняного кущіння рослин весною становив 41,3 мг/кг ґрунту. За цієї ж системи удобрення на фоні вапнування кількість амонійного азоту дещо нижча (35,4 мг/кг ґрунту).

З ростом та розвитком рослин пшениці озимої рівень амонійного азоту зменшувався в орному та підорному шарах ґрунту в усіх варіантах досліду внаслідок поглинання його рослинами. Так, якщо за сумісного застосування однієї норми мінеральних добрив, 10 т/га гною і 1,0 н вапна у фазі весняного кущіння (в середньому за три роки досліджень) вміст амонійного азоту становив 35,4 мг/кг ґрунту, у фазі виходу у трубку - 32,1, то наприкінці вегетації у фазі воскової стиглості - 26,5 мг/кг ґрунту.

Кількість лужногідролізованого азоту в ґрунті під пшеницею озимою змінювалася залежно від систем удобрення аналогічно до зміни рівня амонійного азоту.

За мінеральної системи удобрення найвищий вміст амонійного та лужногідролізованого азоту в орному шарі ґрунту (відповідно 50,3 і 135 мг/кг ґрунту) спостерігався за внесення упродовж 35 років подвійної дози NPK, а в роки досліджень - під пшеницю озиму N₇₀ на фоні післядії РК. Проте за тривалого застосування подвійної дози мінеральних добрив на цьому ґрунті поряд з накопиченням сполук азоту зростали кислотність і вміст рухомого алюмінію, що блокували фізіологічні процеси росту і розвитку рослин пшениці озимої.

Показники фосфатного режиму. Основним джерелом фосфору для рослин є мінеральні сполуки І, ІІ і частково ІІІ групи фосфатів, вилучених з ґрунту за методом Чирікова.

В умовах кислого ясно-сірого лісового ґрунту висока концентрація сполук рухомого алюмінію перешкоджає активному надходженню фосфору, зв'язуючи його у важкодоступні форми, а відтак вміст доступного для рослин фосфору є незначним. Тому розробка заходів щодо підвищення його кількості та формування оптимального фосфатного режиму є особливо актуальною для цього ґрунту.

Органо-мінеральна система удобрення із внесенням гною (10 т/га) і повної дози мінеральних добрив (N₆₅P₆₈K₆₈) на фоні вапнування підвищувала вміст легкодоступних фосфатів до 166 мг/кг ґрунту при 54 мг/кг в контролі. Їх значна кількість в орному (212 мг/кг) та підорному (180 мг/кг) шарах ґрунту нагромаджувалася за органо-мінеральної системи удобрення на фоні вапнування у варіанті післядії фосфорно-калійного удобрення із внесенням під пшеницю озиму N₃₀.

Нагромадження важкодоступних фосфатів у варіантах досліду підлягало тим самим закономірностям, що і легкодоступних. У міру насичення сівозміни удобренням вміст фосфатів ІІІ групи зростав до 817 - 975 за 536 мг/кг ґрунту на варіанті без добрив.

Дослідження показують, що підвищення рівнів удобрення сприяє зростанню ступеня рухливості фосфору у 2 - 7 разів порівняно з контролем. Слід відзначити, що вапнування (один раз за ротацію 1,0 н СаСО₃) підвищувало порівняно з контролем ступінь його рухливості у два рази за рахунок мобілізації ґрунтових фосфатів, зв'язуючи рухомі сполуки алюмінію і заліза.

Тривале застосування на ясно-сірому лісовому ґрунті високого рівня мінеральних добрив (N₁₆₃P₁₅₄K₁₈₀) обумовлювало зміни загальної кількості активних форм та їх співвідношень шляхом інтенсивнішого нагромадження важкодоступних фосфатів (ІІІ групи за Чиріковим) до 994 мг/кг ґрунту. Однак їхнє надходження у рослини блокувала висока кислотність ґрунтового розчину (рН_KCl 3,9) і токсичний вплив сполук рухомого алюмінію (85,9 мг/кг ґрунту).

З ростом та розвитком рослин пшениці озимої рівень доступних фосфатів у ґрунті знижувався внаслідок засвоєння їх рослинами.

Дослідження фракційного складу фосфатів показали, що вміст валового фосфору у ясно-сірому лісовому ґрунті становив 1438 мг/кг орного шару, де на частку органічних фосфатів припадало 34,5%. У складі мінеральних фосфатів переважали залізо- та алюмофосфати, їх вміст становив відповідно 216 і 282 мг/кг ґрунту, рівень фосфатів кальцію невисокий (145 мг/кг ґрунту), пористозв'язаних - 3,8, кількість фосфатів нерозчинного залишку - 228 мг/кг ґрунту (табл. 2).

Органо-мінеральна система удобрення у сівозміні на фоні вапнування підвищувала рівень валового фосфору до 2285 мг/кг ґрунту з одночасним зростанням частки органічних фосфатів до 837 мг/кг ґрунту. У складі мінеральних фосфатів найбільше зростала кількість пористозв'язаних та фосфатів кальцію (відповідно до 30,3 і 219 мг/кг ґрунту).

У варіантах із післядією фосфорних добрив вміст валового фосфору на кінець VI ротації був високим і становив 2393 - 2497 мг/кг ґрунту, що свідчить про тривалу післядію фосфорних добрив в умовах ясно-сірого лісового ґрунту. З наведених даних видно, що залишковий фосфор перетворювався у форми фосфатів, які характерні для цього типу ґрунту, а саме залізо- та алюмофосфати. Їх вміст при цьому зростав до 479 - 445 мг/кг ґрунту і вдвічі перевищував кількість фосфатів, зв'язаних з кальцієм.

Таблиця 2

Фракційний склад фосфатів ясно-сірого лісового ґрунту залежно від рівнів удобрення та вапнування, середнє за 2003 - 2005 рр., мг/кг ґрунту

За тривалого і систематичного застосування протягом 40 років подвійної дози мінеральних добрив вміст алюмо- та залізофосфатів зростав порівняно з контрольним варіантом у 1,9 і 2,5 рази і становив відповідно 553 і 562 мг/кг ґрунту. Кількість фосфатів кальцію знижувалася до 116 мг/кг ґрунту, а вміст валового фосфору підвищувався до 2555 мг/кг ґрунту.

Показники калійного режиму. Основною формою калію, яка характеризує родючість ґрунту, вважають обмінний калій, який входить до складу колоїдного комплексу і є безпосереднім джерелом живлення рослин. Проведені дослідження показали, що в умовах ясно-сірого лісового ґрунту в середньому за три роки вміст обмінного калію під пшеницею озимою змінювався залежно від рівнів удобрення та фаз розвитку рослин.

Сумісне внесення у сівозміні 10 т/га гною і повної норми NPK на фоні вапнування підвищувало кількість обмінного калію в ґрунті під пшеницею озимою майже вдвічі - до 150 в орному та 136 мг/кг ґрунту в підорному шарах ґрунту у фазі весняного кущіння проти 72 і 59 мг/кг у контролі без добрив.

У варіантах післядії фосфорно-калійного удобрення на фоні внесення у попередніх ротаціях високих доз NPK найвищий вміст обмінного калію в ґрунті (157 в орному та 132 мг/кг ґрунту в підорному шарах) забезпечувала органо-мінеральна система. При застосуванні мінеральних систем удобрення рівень обмінного калію знижувався до 94 - 107 мг/кг ґрунту.

Для кращого уявлення про забезпеченість рослин калієм доцільно вивчити вміст у ґрунті його різних форм, кожна з яких відіграє певну роль у калійному живленні рослин. Нашими дослідженнями встановлено, що частка валового калію у ясно-сірому лісовому ґрунті становила 1,76 - 1,91% в орному та 1,85 - 2,00% у підорному шарах. Однак на кінець VI ротації відбувається зниження його вмісту у контролі, післядії вапнування та підвищення - у варіантах з органо-мінеральним та інтенсивним мінеральним удобренням (табл. 3).

Кількість необмінного калію упродовж 40-річного періоду сумісного застосування у сівозміні повної дози мінеральних добрив, 10 т/га гною та 1,0 н СаСО₃ за г.к. зростає до 1115 мг/кг ґрунту, або у півтора разу порівняно з контролем, що вказує на збагачення ґрунту цим елементом. У варіанті з періодичним вапнуванням рівень необмінного калію є нижчим за контроль без добрив.

У варіантах з післядією високих доз фосфорно-калійних добрив, які вносили у попередніх п'яти ротаціях, вміст легкодоступних груп калію (обмінного і водорозчинного) за 5 років знижувався порівняно з органо-мінеральною системою удобрення на 72,0 мг/кг орного шару ґрунту з одночасним зменшенням кількості необмінного калію на 192 мг/кг ґрунту. Це свідчило про низьку ефективність післядії високих доз мінеральних розчинних калійних добрив на ясно-сірому лісовому ґрунті, що підтверджується низькою буферною здатністю цього ґрунту щодо калію.

Сумісне тривале внесення у сівозміні на ясно-сірому лісовому ґрунті 10 т/га гною, повного мінерального удобрення (N₆₅Р₆₈К₆₈) та періодичне вапнування 1,0 н СаСО₃ за г.к. поліпшувало калійний режим за рахунок підвищення кількості водорозчинного, обмінного та необмінного калію відповідно до 38,0; 159 і 1115 мг/кг ґрунту проти 13,2; 60 і 769 мг/кг у контролі.

Таблиця 3

Груповий склад калію ясно-сірого лісового ґрунту залежно від удобрення та вапнування, кінець VI ротації, середнє за 2003 - 2005 рр

Зміни поживного режиму в підорному шарі ґрунту (20 - 35 см) підлягали тим самим закономірностям, що і в орному (0 - 20 см), а вміст основних елементів живлення на варіантах змінювався пропорційно кількості внесених добрив.

ВПЛИВ тривалого застосування добрив і вапна НА продуктивність КУЛЬТУР сівозміни

Інтегральним показником родючості ґрунту є величина, якість врожаю сільськогосподарських культур та продуктивність сівозміни. Наші дослідження показали, що на кислому ясно-сірому лісовому ґрунті з низьким вмістом органічної речовини, елементів живлення та незадовільними фізичними властивостями основною умовою правильної системи удобрення є сумісне внесення у сівозміні органічних, мінеральних добрив і вапна.

За результатами наших досліджень, найвищу врожайність зерна пшениці озимої (3,27 т/га) з найкращими показниками якості, зокрема масою 1000 зерен 42,9 г, натурою 723 г/л, вмістом білка та клейковини відповідно 10,92 і 22,1% в середньому за три роки, одержано за комплексного внесення у сівозміні 10 т/га гною, повної дози мінеральних добрив (N₆₅Р₆₈К₆₈) на фоні післядії 1,0 н вапна.

Слід зазначити, що в цьому варіанті згідно з дослідженнями, проведеними у попередніх ротаціях (1989 - 1998 рр.), за сприятливих погодних умов було отримано врожаї зерна пшениці озимої на рівні 5,20 - 5,69 т/га; за IV і V ротацію середня урожайність становила відповідно 4,84 та 4,86 т/га. Тобто сумісне застосування мінеральних добрив, гною і вапна на ясно-сірому лісовому поверхнево оглеєному ґрунті за сприятливих гідротермічних умов здатне забезпечити у сівозміні високі та стабільні врожаї зерна пшениці озимої.

Тривале внесення у попередніх ротаціях високих доз фосфорних і калійних добрив забезпечило формування у варіантах післядії РК врожаїв пшениці озимої на рівні 2,70 - 3,20 т/га за менших витрат.

Визначаючи якість зерна пшениці озимої залежно від умов вирощування, потрібно враховувати такі важливі показники, як вміст білка, а також його фракційний склад. У результаті досліджень встановлено, що накопичення окремих білкових фракцій в зерні пшениці озимої значно залежало від внесення добрив у сівозміні, тобто від родючості ґрунту (табл. 4).

Таблиця 4

Фракційний склад білка зерна пшениці озимої залежно від рівнів удобрення і вапнування, середнє за 2003 - 2005 рр., % на суху речовину

Дані, наведені в табл. 4, свідчать про те, що підвищення вмісту білка в зерні пшениці під впливом добрив відбувається, головним чином, за рахунок збільшення частки клейковиноутворюючих білків - гліадинів і глютенінів. Так, найбільша їх кількість у середньому за три роки досліджень накопичувалася в зерні пшениці озимої, вирощеної у варіанті з сумісним внесенням N₆₅Р₆₈К₆₈, 10 т/га гною на фоні післядії 1,0 н вапна, та становила відповідно 3,50 і 3,23%.

Відомо, що однією з умов ефективного використання поживних речовин ґрунту є раціональне чергування культур. Сівозміна кукурудза - ячмінь ярий - конюшина лучна - пшениця озима є однією з найбільш поширених у західному Лісостепу України. Підвищення її продуктивності має важливе значення для забезпечення господарств кормами і зерном.

Як показали наші дослідження, сумісне внесення 10 т гною та мінеральних добрив у дозі N₆₅P₆₈K₆₈ на фоні вапнування 1,0 н СаСО₃, поліпшуючи поживний режим ясно-сірого лісового ґрунту, підвищує на 1,91 т/га приріст врожаю зерна пшениці озимої. Врожаї сіна конюшини лучної зростали до 8,05, зеленої маси кукурудзи на силос до 56,7 та зерна ячменю ярого до 4,03 т/га. При цьому продуктивність гектара сівозмінної площі ясно-сірого лісового ґрунту була найвищою і становила 6,78 т/га з.о., що на 4,88 т/га з.о. більше за контроль. Органо-мінеральна система удобрення без вапнування підвищувала продуктивність гектара сівозмінної площі до 5,26 т з.о.

За сумісного застосування у сівозміні 10 т/га гною і 1,0 н СаСО₃ рівень продуктивності був дещо нижчий (3,81 т/га з.о.) і лише на 1,91 т/га з.о. перевищував варіант без добрив. За роздільного їхнього внесення приріст продуктивності сівозміни був значно нижчий - відповідно 1,25 і 0,53 т/га з.о. За органо-мінеральної системи удобрення із застосуванням половинної дози мінеральних добрив (N₃₀P₃₄K₃₄), 10 т/га гною, і 1,0 н СаСО₃ продуктивність сівозміни була досить високою (5,84 т/га з.о.).

Рівень природної родючості ясно-сірого лісового ґрунту забезпечував 1,90 т/га з.о. При тривалому внесенні подвійної дози мінеральних добрив продуктивність гектара сівозмінної площі була найнижчою і становила 1,74 т з.о., що на 0,16 т/га з.о. нижче від варіанта без добрив (табл. 5).

ЕКОНОМІЧНА ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ застосування добрив І вапна

Важливими критеріями оцінки кожного агротехнічного заходу є його економічна та енергетична ефективність. Дослідженнями встановлено, що на ясно-сірому лісовому ґрунті найбільш ефективними є органо-мінеральна система удобрення на фоні вапнування та внесення у варіантах післядії фосфорно-калійних добрив і вапна підтримуючих доз азотних добрив. Найвищі показники умовно чистого доходу (588 - 712 грн/га за рентабельності 123 - 189%) отримано у варіантах післядії фосфорно-калійних добрив за рахунок зниження витрат на добрива. У цих варіантах порівняно з внесенням повної і половинної доз мінеральних добрив Кее був найвищим і становив 2,98 - 3,38. Це пояснюється великою енергоємністю мінеральних добрив. Однак за сумісного внесення у сівозміні 10 т/га гною, повної дози мінеральних добрив на фоні післядії 1,0 н вапна забезпечувався найвищий приріст енергії (61615 МДж) при Кее 2,81. Застосування самих мінеральних добрив є економічно та енергетично невигідним агрозаходом.

Таблиця 5

Продуктивність сівозміни ясно-сірого лісового ґрунту за VI ротацію залежно від рівнів удобрення та вапнування

Висновки

У дисертаційній роботі теоретично обґрунтовано та подано вплив тривалого сумісного й роздільного застосування добрив і вапна на родючість, основні властивості ясно-сірого лісового ґрунту західного Лісостепу, врожай, якість культур та продуктивність сівозміни. Це дало можливість зробити такі висновки:

1. Сумісне внесення гною (10 т/га), повного (N₆₅Р₆₈К₆₈) та половинного (N₃₀P₃₄K₃₄) мінерального удобрення на фоні періодичного вапнування 1,0 н СаСО₃ підвищило на кінець VІ ротації реакцію ґрунтового розчину (рН_KCl) орного шару з 4,2 (контроль без добрив) до 5,1 - 5,3. Водночас гідролітична й обмінна кислотність знизилися відповідно до 2,3 і 2,6 та 0,06 мг-екв/100 г ґрунту проти контролю (4,4 та 0,74 мг-екв/100 г ґрунту). Вміст рухомого алюмінію зменшився з 62,5 до 2,6 і 2,9 мг/кг ґрунту, сума увібраних основ підвищилася з 3,3 до 6,3 і 6,5, вміст кальцію збільшився до 4,66 і 4,84, магнію до 0,50 і 0,61 проти відповідно 2,21 і 0,43 мг-екв/100 г ґрунту контролю без добрив.

2. За умов покращання кислотно-основних властивостей як орного, так і підорного шарів ґрунту відбувалося поліпшення поживного режиму та гумусного стану ясно-сірого лісового ґрунту. Зокрема за комплексного застосування у сівозміні гною (10 т/га), повної дози мінеральних добрив на фоні післядії 1,0 н вапна кількість амонійного та лужногідролізованого азоту збільшилася відповідно до 35 і 131, легкодоступних фосфатів до 166, обмінного калію до 150 мг/кг ґрунту, вміст гумусу підвищився на 0,51% порівняно з контролем (без добрив).

3. У складі валового фосфору ясно-сірого лісового ґрунту частка органічних фосфатів становила 34,5%. Серед мінеральних фосфатів переважали залізо- та алюмофосфати (відповідно 216 і 282 мг/кг ґрунту), вміст фосфатів кальцію й пористозв'язаних невисокий (145 та 3,8 мг/кг ґрунту). Органо-мінеральна система удобрення у сівозміні на фоні вапнування забезпечує підвищення кількості валового фосфору до 2285 мг/кг ґрунту з одночасним зростанням частки органічних фосфатів до 837 мг/кг ґрунту. У складі мінеральних фосфатів зростав рівень пористозв'язаних та фосфатів кальцію (відповідно до 30,3 і 219 мг/кг ґрунту).

4. На п'ятий рік післядії високих доз фосфорно-калійних добрив (кінець шостої ротації) вміст фосфатів (І+ІІ та ІІІ групи за Чиріковим) залишався достатньо високим і становив залежно від рівнів удобрення відповідно 173 - 212 і 930 - 980 мг/кг ґрунту, ступінь рухливості зростав до 0,88 - 1,07 мг/л розчину, що свідчить про тривалу післядію на ясно-сірому лісовому ґрунті залишкових фосфатів добрив.

5. Тривале застосування мінеральної системи удобрення (протягом 40 років) на ясно-сірому лісовому ґрунті поряд із накопиченням сполук азоту, фосфору та калію супроводжувалося збільшенням кислотності (рН 3,9) і вмісту сполук рухомого алюмінію (85,9 мг/кг ґрунту), що блокувало фізіологічні процеси росту і розвитку рослин та обумовлювало деградацію ґрунту.

6. Вміст валового калію у ясно-сірому лісовому ґрунті становив 1,76 - 1,91 в орному та 1,85 - 2,00% у підорному шарах. Однак на кінець VI ротації відбулося зниження його у контролі, післядії вапнування та підвищення - у варіантах з органо-мінеральним та інтенсивним мінеральним удобренням.

7. Сумісне тривале внесення у сівозміні на ясно-сірому лісовому ґрунті 10 т/га гною, повного мінерального удобрення (N₆₅Р₆₈К₆₈) та періодичне вапнування 1,0 н СаСО₃ за г.к. оптимізувало калійний режим за рахунок підвищення вмісту водорозчинного, обмінного та необмінного калію відповідно до 38; 159 і 1115 мг/кг ґрунту.

8. У варіантах з післядією високих доз фосфорно-калійних добрив кількість легкодоступних груп калію (обмінного та водорозчинного) на кінець VI ротації знижувалася порівняно з органо-мінеральною системою удобрення на 72 мг/кг орного шару ґрунту з одночасним зменшенням вмісту необмінного калію на 192 мг/кг ґрунту, що свідчило про низьку ефективність післядії високих доз калійних добрив на ясно-сірому лісовому ґрунті.

9. Систематичне сумісне внесення повної дози мінеральних добрив (N₆₅P₆₈K₆₈), 10 т гною на фоні післядії 1,0 н СаСО₃, поліпшуючи агро- та фізико-хімічні властивості, забезпечувало можливість одерження високих врожаїв вирощуваних сільськогосподарських культур та найвищий рівень продуктивності гектара сівозмінної площі - 6,78 т/га з.о., що на 4,88 т/га з.о. перевищувало контроль без добрив.

10. Найвищий урожай зерна пшениці озимої (3,27 т/га) в середньому за три роки одержано при сумісному внесенні у сівозміні 10 т/га гною, повної дози мінеральних добрив на фоні післядії 1,0 н вапна. При цьому маса 1000 зерен становила 42,9 г, натура - 722,8 г/л, вміст білка та клейковини (відповідно 10,92 і 22,1%) були найвищими. Зростання кількості білка в зерні пшениці озимої під впливом добрив відбувалося, головним чином, внаслідок збільшення частки клейковиноутворюючих білків - гліадинів і глютенінів відповідно до 3,50 і 3,23%, що на 0,72 і 1,01% вище за контроль.

11. Економічна та біоенергетична оцінка тривалого застосування мінеральних добрив, гною і вапна в чотирипільній сівозміні, засвідчили найбільшу ефективність органо-мінеральної системи удобрення та післядії фосфорно-калійних добрив на фоні вапнування. При цьому показники умовно чистого доходу були найвищими і становили 474 - 712 грн/га за рентабельності 53 - 189%. Сумісне внесення у сівозміні 10 т/га гною, повної дози мінеральних добрив на фоні післядії 1,0 н вапна забезпечувало найвищий приріст енергії (61615 МДж), при Кее 2,81.

Рекомендації виробництву

Для досягнення високої продуктивності 4-пільної зерно-просапної сівозміни (на рівні 6,78 т/га зернових одиниць), збереження та розширеного відтворення родючості, поліпшення агрохімічних і фізико-хімічних властивостей ясно-сірих лісових поверхнево оглеєних ґрунтів західного Лісостепу України рекомендується органо-мінеральна система застосування добрив із внесенням під кукурудзу 40 т/га гною та N₁₂₀P₉₀K₉₀, під ячмінь ярий і пшеницю озиму N₇₀P₉₀K₉₀ при загальному насиченні добривами гектара сівозміни N₆₅P₆₈K₆₈, 10 т гною на фоні періодичного вапнування 1,0 н за г.к. СаСО₃.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Технології вапнування кислих ґрунтів (методичні рекомендації) / УААН. Ін-т землеробства і тваринництва західного регіону; Г.Й. Габриєль, І.І. Петрунів, М.М. Костюк, В.В. Сорочинський, В.С. Бульо, О.Й. Качмар, Ю.М. Оліфір, І.В. Тимощук, О.В. Мамчур. Львів-Оброшино, 2005. 24 с.

2. Габриєль А.Й., Петрунів І.І., Костюк М.М., Оліфір Ю.М. Агроекологічна оцінка ясно-сірого лісового ґрунту за різних систем його використання // Передгірне та гірське землеробство і тваринництво. 2004. Вип. 46. Ч. І. С. 19 - 25 (отримання експериментальних даних та їх аналіз).

3. Габриєль А.Й., Петрунів І.І., Оліфір Ю.М., Пришляк Г.П. Вплив різних систем удобрення на поживний режим ясно-сірого опідзоленого ґрунту та продуктивність сівозміни // Передгірне та гірське землеробство і тваринницт-во. 2005. Вип. 47. С. 101 - 106 (отримання експериментальних даних, їх аналіз та узагальнення).