Вплив тривалого використання добрив на родючість сірого лісового ґрунту і продуктивність зерно-просапної сівозміни

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

ВПЛИВ ТРИВАЛОГО ВИКОРИСТАННЯ ДОБРИВ НА РОДЮЧІСТЬ СІРОГО ЛІСОВОГО ҐРУНТУ І ПРОДУКТИВНІСТЬ ЗЕРНО-ПРОСАПНОЇ СІВОЗМІНИ

06.01.04 - агрохімія

ЛІТВІНОВА ОЛЕНА АНАТОЛІЇВНА

Київ - 2007

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

добриво сівозміна ґрунт родючість

Актуальність теми. Відтворення родючості ґрунту є одним з найважливіших завдань сучасної науки і важливою передумовою сталого розвитку землеробства. Це досягається створенням бездефіцитного балансу гумусу, поживних речовин (NPK), за рахунок систематичного внесення добрив в умовах тривалих дослідів, які дозволяють точно виявити напрямок зміни родючості ґрунту. Традиційні системи удобрення є достатньо вивченими, і встановлені критерії і нормативи відповідають основним вимогам відтворення родючості ґрунту (П.А. Власюк, П.О.Дмитренко, О.В. Лазурський, І.Г. Захарченко). Проте у зв'язку з різним станом застосування добрив у процесі сільськогосподарського виробництва надзвичайно актуальне значення має пошук нетрадиційних шляхів відтворення родючості ґрунту. Одним з перспективних напрямків є використання помірних доз добрив з додатковим залученням побічної продукції рослинництва. В науці залишається мало вивченою проблема, особливо, з огляду на трансформацію органічної речовини і біогенних елементів за систематичного використання добрив та за їх відсутності, а також можливість міграції у нижні шари ґрунту за різних рівнів удобрення при традиційних системах удобрення.

Зв'язок з науковими програмами. Дослідження проведено у відповідності до тематичних планів відділу агрохімії та фізіології рослин ННЦ „Інститут землеробства УААН” з виконання НТП УААН на 2001-2005рр. „Землеробство” (№ державної реєстрації 0101U003851).

Мета і задачі досліджень. Полягають у встановленні закономірностей зміни потенційної і ефективної родючості ґрунту за проведення польових і лабораторних досліджень у тривалому досліді, закладеному в 1961 р.

Для досягнення поставленої мети вирішували такі завдання:

- встановити вплив систематичного (протягом 40 років) застосування органічних і мінеральних добрив у зерно-просапній сівозміні на зміну фізико-хімічних властивостей ґрунту;

- визначити вплив різних систем і рівнів удобрення в зерно-просапній сівозміні на зміну гумусного режиму ґрунту;

- встановити вплив органічних і мінеральних добрив на зміну вмісту основних біогенних елементів в сірому лісовому ґрунті;

- визначити баланс поживних елементів у ланці сівозміни;

- встановити зміну врожайності і основних показників якості продукції сільськогосподарських культур ланки зерно-просапної сівозміни;

- дослідити зміну ефективної і потенційної родючості ґрунту за умови припинення внесення органічних та мінеральних добрив;

- провести економічну та енергетичну оцінку ефективності застосування органічних і мінеральних добрив у ланці сівозміни.

Об'єкти досліджень - процес зміни основних показників ефективної і потенційної родючості сірого лісового ґрунту за різних систем удобрення в зерно-просапній сівозміні північного Лісостепу.

Предмет досліджень. Системи удобрення, родючість сірого лісового ґрунту, продуктивність культур - кукурудзи на силос, жита озимого, гороху.

Методи дослідження. Польовий метод - для вивчення впливу використання добрив на ефективну і потенційну родючість ґрунту; лабораторний метод - для визначення кількісних і якісних характеристик об'єктів дослідження; математико-статистичний - для оцінки достовірності отриманих результатів досліджень; розрахунково-порівняльний - для економічної та енергетичної оцінки ефективності застосування різних систем удобрення у ланці сівозміни.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що в умовах 40-річного досліду на сірих лісових ґрунтах Лісостепу дана комплексна оцінка використання підстилкового гною і мінеральних добрив та побічної продукції рослинництва за різних систем удобрення, як заходу впливу на відтворення родючості ґрунту та її параметрів. Встановлені оптимальні дози добрив для забезпечення високої продуктивності ланки зерно-просапної сівозміни, позитивного балансу NPK й оптимізації основних показників родючості ґрунту. Доведена агрохімічна, економічна та енергетична доцільність максимального залучення побічної продукції рослинництва як засобу покращання поживного режиму ґрунту та одержання сталих урожаїв. Визначена тенденція зменшення умісту основних елементів живлення та врожайності культур за умови припинення внесення добрив у тривалому досліді.

Практичне значення одержаних результатів полягає:

- у розробленні ресурсо- та енергозберігаючих систем удобрення сільськогосподарських культур, які за оптимальної насиченості зерно-просапної сівозміни органічними та мінеральними добривами забезпечують високий рівень родючості ґрунту;

- у розробленні рекомендацій щодо застосування різних систем удобрення для удосконалення сучасних технологій вирощування сільськогосподарських культур у господарствах північного Лісостепу.

Результати досліджень упроваджено протягом 2002-2005рр. у селянсько-фермерському господарстві (СФГ) „Флора” Крижопільського району Вінницької області на площі 100 га та у СТОВ „Явір” Радомишльського району Житомирської області на площі 100 га.

Особистий внесок здобувача. Автором опрацьовано і узагальнено літературні джерела за темою дисертації, закладено і проведено польові досліди, оброблено результати досліджень, здійснено їх аналіз і систематизацію, що дало можливість сформулювати основні положення дисертаційної роботи та підготувати рекомендації для їх впровадження в умовах сільськогосподарського виробництва.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень оприлюднено на Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених і спеціалістів „Проблеми виробництва зерна в Україні” (м. Дніпропетровськ, 5-6 березня 2002р.); Всеукраїнській конференції молодих учених “ Засади сталого розвитку аграрної галузі” (м. Київ, 28- 30 жовтня 2002р.); науково-практичній конференції молодих учених “Проблеми сучасного землекористування” (м. Київ - смт. Чабани Київської області, 26-28 листопада 2002р.); міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 50-річчю з дня створення Інституту ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовского „Сучасний стан ґрунтового покриву України та шляхи забезпечення його сталого розвитку на початку 21-го століття” (м. Харків, 2006р.). Матеріали досліджень за підсумками року доповідались і розглядались на засіданнях відділу агрохімії та фізіології рослин, атестаційній комісії ННЦ „Інститут землеробства УААН”.

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 11 наукових праць, у т.ч. 6 статей у фахових виданнях.

Обсяг та структура дисертації. Дисертаційну роботу викладено на 173 сторінках комп'ютерного набору. Вона складається із вступу, шести розділів, висновків і рекомендацій виробництву, списку використаних джерел, містить 45 таблиць, 7 рисунків, 61 додаток. Список використаних джерел охоплює 231 найменування, у тому числі 6 латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ТРАНСФОРМАЦІЯ БІОГЕННИХ ЕЛЕМЕНТІВ ЗА ТРИВАЛОГО ВИКОРИСТАННЯ ДОБРИВ У ПОЛЬОВИХ СІВОЗМІНАХ

В огляді літератури наведено аналіз результатів досліджень вітчизняних та зарубіжних учених з питань вивчення упливу різних систем удобрення на вміст і перерозподіл основних біогенних елементів ґрунту. Розглянуто питання упливу побічної продукції рослинництва на ефективну і потенційну родючість ґрунту. Показано невирішені питання із зазначеної проблеми та обґрунтовано вибір теми дисертації.

УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Польові дослідження виконано протягом 2000-2002 рр. у тривалому досліді відділу агрохімії і фізіології рослин ННЦ „Інститут землеробства УААН” у дослідному господарстві „Чабани”, закладеному в 1961 році (О.В. Лазурський, Р.І. Кардиналовська) на сірому лісовому пилувато-легкосуглинковому ґрунті.

Дослідне господарство „Чабани” розташоване в зоні правобережного Лісостепу України і відноситься до Тернопільсько-Білоцерківського агрогрунтового району. Сірий лісовий ґрунт є одним з найпоширеніших ґрунтів цього району. Рельєф території рівнинний. Ґрунтові води залягають на глибині 6-8 м.

Перед закладанням досліду (1961 р.) шар ґрунту 0-20 см характери-зувався такими агрохімічними показниками: уміст гумусу за Тюріним - 1,45 %, загального азоту за К'єльдалем - 0,071 %, загального фосфору 63,4 мг Р₂О₅ на 100 г ґрунту, рухомого фосфору за Чиріковим - 4,8 мг Р₂О₅ на 100 г ґрунту, необмінного калію в 1 н. HNO₃ - 56 мг К₂О на 100 г грунту, обмінного калію за Масловою - 4,6 мг К₂О на 100 г ґрунту. Оскільки гідролітична кислотність перед закладанням досліду становила 2,2 мг-екв. на 100 г ґрунту, проведено вапнування за повною нормою, що їй відповідає. Ґрунтові умови району проведення досліджень типові для північного правобережного Лісостепу України і відповідають цій ґрунтовій зоні, в межах якої можуть бути поширені результати досліджень.

Сівозміна в досліді 10-пільна зерно-просапна: пшениця озима, буряки цукрові, кукурудза на зерно, ячмінь, конюшина, пшениця озима, буряки цукрові, кукурудза на силос, жито озиме, горох. Посівна площа ділянки 100 м², облікова 50 м². Повторення чотириразове, в натурі дослід розгорнуто на 3 полях. Схема внесення і дози мінеральних і органічних добрив у досліді представлені в таблиці 1.

Таблиця 1 - Схема тривалого досліду на сірому лісовому ґрунті північної частини Правобережного Лісостепу

Примітка 1.Гній вносять 2 рази за ротацію під буряки цукрові;

Примітка 2. Побічну продукцію вносять з 1994 року.

З метою вивчення темпів зниження родючості ґрунту і врожайності культур сівозміни після припинення внесення добрив на фонах, які створились упродовж майже чотирьох ротацій, з 1997 р. кожну ділянку, яка мала посівну площу 174 м² і облікову - 100 м² поділено на дві частини. На першій частині дотримувались прийнятої схеми досліду, на другій добрива не вносили.

Дослідження проведено після завершення четвертої ротації сівозміни у ланці: кукурудза на силос-жито озиме-горох. Агротехніка в досліді загальноприйнята для зони Лісостепу: гній вносили під буряки цукрові, фоном послуговувалось вапнування (дефекат вносили один раз у п'ять років) повною нормою за гідролітичною кислотністю. Форми добрив: підстилковий гній, аміачна селітра (ГОСТ 2-85), суперфосфат простий гранульований (ГОСТ 5956-78) і калімагнезія (ТУ - 6-12-77-74).

Висівали сорти та гібриди сільськогосподарських культур придатних для поширення на території України: кукурудза - гібрид Колективний 225 МВ, жита озимого - Київське-87, гороху - Інтенсивний-92. Облік урожаю виконували поділянково методом прямого комбайнування і зважування урожайної маси з усієї облікової площі ділянки.

З рослинних зразків відбирали середню пробу основної і побічної продукції: зерно і солому жита озимого, гороху; зелену масу кукурудзи у фазу молочно-воскової стиглості. У них проводили повний аналіз (уміст протеїну, білка, клітковини) методом спектроскопії на інфрачервоному аналізаторі NIR Systems 4500, хімічний аналіз рослин - за Починком (1976р.). Для роботи вибрано 12 контрастних варіантів удобрення з 22 передбачених схемою досліду (див. табл. 1). Підготування зразків ґрунту для аналізу проводили за загальноприйнятою методикою (ГОСТ 28168-89 та ДСТУ ISO 11464-2001). Зразки ґрунту відбирали на глибину орного шару (0-20 см), у варіантах без гною: 1 - N₀P₀K₀; 3 - N₉₉P₆₀K₁₀₂; 11 - N₆₆P₆₀K₆₈; по фону гною: 12 - N₆₆P₆₀K₆₈ ; 19 - N₉₉P₆₀K₁₀₂ ; 16 - N₁₃₂P₉₀K₁₃₆; 18 - подвійна доза гною - до 1 метра.

Уміст гумусу визначали за І.В.Тюріним у модифікації Сімакова, лабільні органічні речовини - за Д.С. Орловим, валовий вміст азоту - К'єльдалем (ДСТУ ISO11261-2001), нітратний азот - іонометричним методом (ГОСТ 26951-86), лужногідролізовоний азот за Корнфілдом, валовий фосфор - колориметрично після мокрого озолення за Гінзбург, Щегловою і Вільфіусом, мінеральні групи фосфатів за Чиріковим, органічні - за методом Dormar, нерозчинний залишок за різницею між умістом валового фосфору і сумою усіх інших груп фосфатів, калій водорозчинний - за методом Александрова, обмінний - за Чиріковим (ДСТУ 4115-2002), необмінний - за методом Пчолкіна у 2 н HCl. Суму ввібраних основ - за Каппеном-Гільковіц (ГОСТ 27821-88), гідролітичну кислотність - за Каппеном (ГОСТ 26212-91), рН сольовий - потенціометричним методом на приладі ЛПУ-340 (ДСТУ ISO 10390-2001).

Для достовірності розрахунку продуктивності і балансу елементів живлення у дисертаційній роботі за погодженням з ННЦ „Інститут землеробства УААН” були використані урожайні дані і показники хімічного складу кукурудзи на силос і жита озимого із звітів відділу за 1998-1999рр. (Е.Г. Дегодюк, Л.В. Бобер), а також вихідні дані 1961 р. (О.В. Лазурський, Р.І. Кардиналовська) зокрема, уміст у ґрунті основних елементів живлення. Для перерахунку врожаїв основної і побічної продукції у зернові одиниці використано існуючі коефіцієнти (Н.В. Медведєв, М.І. Головко, 1985) - дані щодо продуктивності, балансу азоту, фосфору, калію розраховано за методичними вказівками кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна НАУ (В.М. Макаренко, В.Є. Розстальний та ін.). Статистичну обробку інформації обраховано методом дисперсійного аналізу за методикою Б.О. Доспехова (1985 р.) з використанням програмних засобів Microsoft Excel за сприянням групи математичного забезпечення науково-дослідних завдань ННЦ „Інститут землеробства УААН”. Економічну і енергетичну ефективність - за О.К. Медведовським (1988 р.).

Погодні умови 2000 року були, в основному, сприятливими для росту і розвитку ранніх ярих зернових культур і несприятливими для росту озимих зернових колосових і кукурудзи. Контрастність температурного режиму 2001 року і нерівномірність випадання опадів протягом вегетаційного періоду, створювали часом екстремальні умови для формування продуктивності рослин. На початку вегетаційного періоду восени і взимку 2002 року склались украй несприятливі погодні умови. Загалом роки проведення досліду можна вважати середніми або оптимальними: метеорологічні умови були досить задовільні для росту і розвитку культур і забезпечували високу ефективність добрив.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

ЗМІНА АГРОХІМІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ РОДЮЧОСТІ ҐРУНТУ ЗА РІЗНИХ СИСТЕМ УДОБРЕННЯ В ПРЯМІЙ ДІЇ І ПІСЛЯДІЇ ДОБРИВ

Полігонний моніторинг у тривалому досліді забезпечив одержання наукової інформації про вплив систематичного використання добрив і припинення їх внесення протягом 4-х років не тільки на зміну основних агрохімічних показників родючості ґрунту, але й на хід ґрунтотворного процесу в цілому. Нашими дослідженнями встановлено, що використання засобів хімізації помітно впливає як на форми біогенних елементів, так і на характер відтворення родючості ґрунту або його деградацію (декальцинацію, дегуміфікацію) за екстенсивних технологій вирощування сільсько-господарських культур у сівозміні.

Визначальним показником для збереження або втрат органічних речовин ґрунту є зміна фізико-хімічних показників. Дослідження показали, що формування останніх тісно пов'язано із системою використання добрив. Систематичне застосування добрив у сівозміні на фоні періодичного вапнування (один раз у 5 років) мало суттєвий уплив на фізико-хімічний стан сірого лісового ґрунту (табл. 2).

Використання гною за органічної системи удобрення сприяло зниженню гідролітичної кислотності ґрунту, збільшенню суми ввібраних основ і ступеня насиченості ними ґрунту. За сумісного використання органічних і мінеральних добрив гній нівелював підкислюючу дію останніх. Так, використання на фоні 12 т/га гною 194-261 кг/га NPK не погіршувало фізико-хімічних властивостей ґрунту, однак позитивна дія гною не проявилась за внесення NPK у дозі 358 кг/га, гідролітична кислотність тут збільшилась у 2 рази порівняно з внесенням лише органічних добрив.

Таблиця 2 - Вплив добрив на зміну фізико-хімічних показників сірого лісового ґрунту в шарі 0-20 см, 2000-2002 рр.

Застосування побічної продукції рослинництва, мало стабілізуючий уплив на кислотність ґрунтового середовища і навіть частково нівелювало підкислюючий ефект, спричинений мінеральними добривами.

Важливим показником родючості ґрунту є уміст гумусу. Встановлено, що інтенсивне використання ґрунту в землеробстві без внесення добрив на контролі зумовило зниження умісту гумусу порівняно з вихідними даними на 0,36 % (табл. 3). Застосування мінеральних добрив у дозах N_33-132Р_30-90К_34-136 по фону 12 т/га гною забезпечило стабільність гумусного режиму сірого лісового ґрунту з тенденцією до розширеного відтворення його запасів, а заорювання побічної продукції рослинництва послужило додатковим чинником поліпшення гумусного стану ґрунту і дозволило підтримувати його вміст на вихідному рівні. За зміною насиченості ґумусу азотом системи удобрення помітно не відрізнялись між собою. У цілому в ґрунті під впливом чинників досліду створено фульватно-гуматний тип гумусоутворення, за винятком коли вносили 24 т/га гною (органічна система удобрення).

Таблиця 3 - Вплив добрив на груповий склад гумусу сірого лісового ґрунту в шарі 0-20 см, 2000-2002рр.

Примітка. Вихідний уміст гумусу становив 1,45 %, або 39,2 т/га

У цьому випадку тип гумусоутворення набував ознак гуматного, розширювалось співвідношення С:N, збільшувався ступінь гуміфікації. Підвищення насиченості сівозміни мінеральними добривами на одиницю сівозмінної площі збільшувало кількість рухомих органічних речовин та їх частки в загальному запасі гумусу в ґрунті. Найвищого вмісту гумусу досягнуто в орному шарі ґрунту (0-20 см) і з глибиною його кількість знижується. За припинення внесення добрив 4 роки тому зниження вмісту гумусу відбулось у межах абсолютних 0,05-0,06% і 4-5% відносних порівняно з його вмістом за систематичного внесення добрив. Отже, відсутність добрив відразу обумовлює дегуміфікацію ґрунту навіть за такий короткий термін припинення їх використання.

За 40-річний період систематичного використання добрив істотних змін зазнав азотний фонд ґрунту. За вмістом загального азоту на варіанті без добрив (0,055%) його кількість порівняно з вихідним рівнем (0,071%) знизилася в 1,3 рази. Розширене відтворення запасу азоту в орному шарі забезпечує внесення 194-358 кг/га NPK по фону 12 т/га гною (доза азотних добрив становить N_66-99-132) за органо-мінеральної і органічної (вар. 18-24 т/га) систем удобрення. Ґрунт цих варіантів був більш забезпечений також мінеральними лужногідролізованими формами азоту. Заорювання побічної продукції рослинництва сприяло підвищенню умісту всіх форм азоту до рівня подвійних доз мінеральних добрив. За результатами досліджень відмічаємо значне підвищення нітрифікаційної здатності орного шару ґрунту, яка знаходиться в прямій залежності від кількості внесених добрив

Підвищення дози азотних добрив до N₁₃₂ у складі повного мінерального добрива P₉₀K₁₃₆ посилювало міграцію невикористаного рослинами нітратного азоту у нижчі шари ґрунту. Припинення внесення добрив у сівозміні зумовило середньорічні втрати лужногідролізованого азоту, загалом по досліду на 2-14%, зниження нітрифікаційної здатності на 20-37%. Відмічено її різке зниження там, де інтенсивно використовуються мінеральні добрива.

Систематичне окультурення ґрунту впродовж усіх 40 років досліджень найпомітніший уплив мало на динаміку показників фосфатного режиму. Валові форми фосфору за різних систем удобрення змінювались у міру підвищення доз добрив, у першу чергу, мінеральних. Найвищих значень досягнуто за органо-мінеральної системи удобрення, коли вносились мінеральні добрива в дозі (N_66-132P_60-90K_68-136 + гній, 12 т/га). Уміст фосфору досягав 106-113 мг/100 г ґрунту, без добрив (контроль) - 54 мг/100 г ґрунту, на решті варіантів він коливався у межах 70-99 мг/100 г ґрунту (табл. 4). Вміст рухомих форм фосфору в процесі окультурення ґрунту у варіантах з використанням добрив його значення змінювався з градації низької до середньої й підвищеної забезпеченості і досягали за інтенсивного мінерального удобрення - 18,4-22,0 мг, а за органічної системи удобрення - 16,5 мг/100 г ґрунту. На фонах з мінеральним удобренням зростала ступінь рухомості Р₂О₅ до значень 0,61-0,99 мг/л Р₂О₅, тоді як на органічних фонах - не більше 0,28 мг/л. Кількість органічних фосфатів за інтенсивного удобрення досягала 41,1-46,5 мг/100 г ґрунту, за мінімального - 28,5 мг/100 г ґрунту. Припинення внесення добрив упродовж 4 років вплинуло на середньорічне зменшення рухомих форм фосфору за мінеральної і органічної - від 0,9 до 1,1, органо-мінеральної - 0,3-1,4 мг Р₂О₅ на 100 г ґрунту, що свідчить про ощадність у витратах фосфору за помірної органо-мінеральної системи удобрення.

Таблиця 4 - Вплив добрив на груповий склад фосфатів на сірому лісовому ґрунті шар 0-20 см, мг Р₂О₅ на 100 г ґрунту, 2000-2002 рр.

Під дією тривалого використання добрив у зерно-просапній сівозміні на сірому лісовому ґрунті відбувається трансформація сполук калію. Незалежно від систем і рівня удобрення вміст необмінних форм калію залишався на рівні вихідних зразків і становив 51,6-56,4 мг/100 г ґрунту, за винятком варіантів з високими фонами NPK, внесених по фону 12 т/га гною (57,5-61,2 мг/100 г ґрунту). Вміст обмінного калію як основного джерела калійного живлення рослин досягав тут значень середнього рівня забезпеченості, тоді як на помірних фонах добрив - низького. Водорозчинний калій не перевищує 1,5% від необмінного калію і помітного значення у калійному живленні рослин не має. Слід відмітити, що ефективним виявилось використання побічної продукції рослинництва, де вміст обмінного калію був таким, як і за внесення підвищеної дози NPK (табл. 5).

У результаті тривалого внесення добрив відбулось збагаченням необмінним і обмінним калієм не лише орного, а і нижчих шарів ґрунту в межах кореневмісного шару на глибину 0-90 см порівняно з контролем без добрив. Припинення внесення добрив зумовило зниження вмісту обмінного калію у середньому за рік на 1 мг/100 г ґрунту з орного шару, а на фонах за високого навантаження добривами на 1,6-2,1 мг/100 г ґрунту.

Таблиця 5 - Вплив добрив на калійний режим сірого лісового ґрунту (шар 0-20 см), мг К₂О на 100 г ґрунту, 2000-2002рр.

ВПЛИВ ДОБРИВ НА ВЕЛИЧИНУ І ЯКІСТЬ УРОЖАЮ КУЛЬТУР ЗЕРНО-ПРОСАПНОЇ СІВОЗМІНИ

Забезпечення відповідного рівня родючості з помірним вмістом поживних речовин у ґрунті створює умови для одержання високих і сталих урожаїв культур сівозміни. Оптимальним рівнем удобрення по фонах з післядією гною виявилось внесення N₈₀Р₆₀К₈₀ для кукурудзи на силос, N₆₀Р₆₀К₆₀ для жита озимого і N₄₀Р₆₀К₆₀ для гороху, що забезпечило одержання високих приростів врожаю (табл. 6).

За систематичного 40-річного використання добрив у польовій сівозміні рівень окультурення сірого лісового ґрунту дозволяє формувати урожайність кукурудзи на силос до 52,7 т/га, зерна жита озимого - до 3,88 т/га і зерна гороху до 3,43 т/га. За внесення помірних доз мінеральних добрив на фоні гною, також побічної продукції рослинництва урожайність зазначених культур досягає рівнів, характерних для варіантів з подвійними дозами NРК за мінеральної системи удобрення. Продуктивність основної продукції у ланці кукурудза на силос - жито озиме - горох після завершення 4-ї ротації польової сівозміни без застосування добрив склала 3,50 т/га зернових одиниць. За систематичного використання добрив у помірних дозах, що відповідає оптимальному удобренню, за мінеральної системи удобрення додатковий приріст урожайності склав 2,10 т/га. За високих доз мінеральних добрив (N₁₃₂Р₉₀К₁₃₆) в органо-мінеральній системі удобрення приріст основної продукції становив 2,60 т/га.

Таблиця 6 - Вплив добрив на урожайність і продуктивність культур ланки сівозміни, т/га

Примітка. Одинарна доза мінеральних добрив під кукурудзу на силос - N₄₀Р₃₀К₄₀; під жито озиме - N₃₀Р₃₀К₃₀; під горох - N₂₀Р₃₀К₃₀; у середньому на 1 га сівозмінної площі - N₃₃P₃₀K₃₄, гною 12 т/га

Припинення внесення мінеральних і органічних добрив 4 року тому створило прецедент зниження урожайності зерна жита озимого і гороху (рис. 2,3). Урожайність зерна жита озимого знизилась упродовж 3 років без внесення добрив за мінеральної системи на 25-39%, органічної - 23-28%, органо-мінеральної - 23-30%, порівняно із систематичним удобренням, урожайність гороху в середньому по досліду зменшилась на 21-33% порівняно з діючою системою удобрення. Такі зміни вказують на те, що вже за короткий проміжок часу зменшується забезпеченість сірого лісового ґрунту поживними елементами з помітним впливом на зниження урожайності культур сівозміни. Показники якості основної продукції за будь яких систем удобрення відрізнялись величинами, що були вищими порівняно з екстенсивним веденням сівозміни (без добрив).

За вмістом білка в зерні жита озимого і гороху та протеїну в зеленій масі кукурудзи системи удобрення помітно не відрізнялись між собою. Максимальний збір білку в середньому за ланку було одержано за внесення 261 кг/га NРК по фону 12 т/га гною.

ВИНОС ПОЖИВНИХ РЕЧОВИН ВРОЖАЄМ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР ТА БАЛАНС У ЛАНЦІ СІВОЗМІНИ

Визначення балансу поживних речовин у польовій сівозміні забезпечує одержання інформації щодо дотримання або порушення закону повернення винесених елементів живлення з урожаєм. Викладені нами балансові розрахунки враховують статтю надходження елементів живлення з органічними і мінеральними добривами, насінням, атмосферними опадами та фіксацію атмосферного азоту. Витратна частина включає винос урожаями, вимивання, газоподібні втрати азоту. Визначення балансу поживних речовин (табл. 7) вказує на від'ємний характер балансу азоту і калію за мінеральної, органічної і органо-мінеральної систем удобрення на низьких фонах. Позитивний баланс фосфору складається за систематичного удобрення помірними і високими дозами мінеральних добрив як окремо, так і на фонах з органічними добривами.

Таблиця 7 - Вплив добрив на баланс азоту, фосфору і калію за ланку сівозміни, кг/га в рік, 1998-2002рр.

Від'ємний баланс калію характерний для традиційних систем удобрення - мінеральної і органічної - на низьких і середніх фонах мінеральних добрив. Слід відмітити, що інтенсивність балансу NPK вигідно складається при застосуванні побічної продукції рослинництва на удобрення, де за менших витрат мінеральних добрив досягаються величини, що є характерними для підвищених фонів NPK.

ЕКОНОМІЧНА ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ДОБРИВ

Встановлено, що на сірому лісовому ґрунті в ланці сівозміни кукурудза на силос, жито озиме, горох за рівнем умовно чистого прибутку оптимальними виявились варіанти з внесенням помірних доз добрив (194-261 кг/га NPK) з перевагою калійних добрив над азотними і фосфорними, що узгоджується з результатами, одержаними з продуктивності ланки сівозміни і забезпечення рівня родючості сірого лісового ґрунту.

Використання добрив за вирощування кукурудзи на силос, жита і гороху є економічно вигідним. Розмір умовно чистого прибутку за оптимального удобрення відповідно за культурами становить 1900, 900 і близько 1000 грн./га.

Встановлена доцільність залучення у систему удобрення побічної продукції рослинництва, що не потребує додаткових витрат на придбання мінеральних добрив.

Найвищий вихід сумарної енергії з унесеними добривами і найменший коефіцієнт енергетичної ефективності одержано за використання побічної продукції рослинництва в органо-мінеральній системі удобрення, тоді як за максимальних доз мінеральних добрив уміст сумарної енергії був на 43%, а Кее - на 35% нижчим від неї.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено теоретичні узагальнення та практичне обґрунтування агрохімічної і агрономічної ефективності традиційних систем удобрення - мінеральної, органічної, органо-мінеральної за тривалого систематичного використання (упродовж 40 років) мінеральних добрив, підстилкового гною і побічної продукції рослинництва та за припинення їх внесення у ланці польової сівозміни кукурудза на силос - жито озиме - горох.

1. У польовій 10-пільній сівозміні на сірому лісовому пилувато-легкосуглинковому ґрунті досягнуто простого і розширеного відтворення родючості ґрунту за помірного насичення сівозмінної площі мінеральними добривами (194-261 кг діючої речовини NPK на 1 га) і підстилковим гноєм (12 т/га). У випадку максимального насичення (358 кг/га NPK на фоні 12 т/га гною) використання добрив стає економічно і екологічно витратним. Доведена доцільність використання побічної продукції рослинництва на добриво. Це дозволяє зменшити насиченість сівозміни мінеральними добривами на 50-60%, а гноєм у 2 рази порівняно із традиційною системою удобрення за збереження досягнутого рівня родючості ґрунту.

2. За систематичного використання добрив найсприятливіші умови для проходження фізико-хімічних процесів склались у варіантах із помірним навантаженням мінеральними добривами і максимальним використанням побічної продукції та у варіантах, що відповідають органічній системі удобрення (12-24 т/га підстилкового гною). Гідролітична кислотність менше 1, рН сол. у межах 6, ступінь насиченості основами перевищує 91%.

3. Загальний уміст гумусу за ведення сівозміни (без добрив) становив 1,09 % або в 1,3 рази нижче порівняно з його вихідним значенням - 1,45%, за систематичного використання лише мінеральних добрив - 1,44%, органічних і мінеральних - 1,59, органічних - 1,65%. За припинення їх внесення упродовж 4 років його запаси зменшувались у середньому за рік на 0,3-0,5 т/га. Кількість лабільних форм гумусу в орному шарі ґрунту підвищувалась у міру підвищення доз мінеральних добрив.

4. За 40-річний період систематичного використання добрив істотних змін зазнав азотний фонд ґрунту. За вмісту загального азоту у варіанті без добрив 0,055% його кількість порівняно з вихідним рівнем знизилась у 1,3 рази, за використання добрив у низьких дозах зберігалась на вихідному рівні, а на середніх фонах удобрення зросла в 1,2 рази. Процеси міграції нітратного азоту спостерігались у всьому шарі ґрунту до 1 м за високого навантаження добривами. За припинення внесення добрив спостерігали зниження умісту, лужногідролізованого азоту до 15%, а нітрифікаційна здатність знижувалась в 1,4-1,5 рази порівняно з удобреними варіантами.

5. Фосфатний режим ґрунту безпосередньо залежав від рівня удобрення і за вихідного вмісту загального фосфору 63 мг/100 г ґрунту протягом 40 років ведення досліду він зменшився на 14%, за мінеральної системи удобрення зріс у 1,5 рази, органо-мінеральної - у 1,8 і за органічної - у 1,45 рази. Уміст рухомого фосфору підвищувався в міру навантаження мінеральними добривами на одиницю сівозмінної площі. Припинення внесення добрив упродовж 4-років призвело до середньорічного зменшення рухомих форм фосфору в середньому від 0,3 до 1,4 мг Р₂О₅ на 100 г ґрунту.

6. Під дією тривалого використання добрив підвищення умісту основних форм калію в ґрунті спостерігали за внесення 68-102 кг/га К₂О у складі повного мінерального добрива на фоні 12 т/га гною. Застосування високих доз калію (К₁₃₆ на фоні N₁₃₂Р₉₀ і 12 т/га гною) створювало передумову для вилуговування його в нижчі шари ґрунту. Припинення внесення добрив зумовило зниження в орному шарі вмісту обмінного калію в середньому на 1 мг, а за високих доз добрив - на 1,6-2,1 мг/100 г ґрунту за рік.

7. Систематичне внесення мінеральних добрив у польовій сівозміні забезпечило приріст урожайності кукурудзи на силос за низьких і середніх доз NPK 11,0-18,2 т/га на фоні гною, високих - 22,2 т/га за врожайності без добрив 30,5 т/га. Оптимальна доза мінеральних добрив під кукурудзу - N₈₀P₆₀K₈₀. Прирости врожаю зерна жита озимого за систематичного використання мінеральних добрив на низьких фонах удобрення становили 1,4 т/га, середніх - 1,9 і високих - 1,8 т/га. Оптимальним рівнем удобрення на фонах з післядією гною є доза N₆₀P₆₀K₆₀. Горох забезпечив найвищі прирости врожаю за помірного фону в органо-мінеральній системі удобрення - N₄₀P₆₀K₆₀ - 1,6 т/га. Припинення внесення добрив за 3 роки зумовило зменшення урожайності зерна жита озимого на 22-39%, а гороху за 4 роки - на 21-33% порівняно з діючою системою удобрення.

8. Показники якості основної продукції за будь яких систем удобрення відрізнялись величинами, що були вищими порівняно за веденням сівозміни без добрив (контроль). За вмістом білка в зерні жита озимого і гороху та протеїну в зеленій масі кукурудзи системи удобрення помітно не відрізнялись між собою.

9. Продуктивність основної продукції у ланці кукурудза на силос-жито озиме-горох після завершення 4-ї ротації польової сівозміни без застосування добрив склала 3,5 т/га зернових одиниць. За систематичного використання добрив у помірних оптимальних дозах за мінеральної системи удобрення додатковий приріст урожайності склав 2,1 т/га, органічної - 1,8 т/га, органо-мінеральної - 2,7 т/га. За високих доз мінеральних добрив (N₁₃₂P₉₀K₁₃₆) в органо-мінеральній системі удобрення приріст становив 2,6 т/га.

10. Розрахунок балансу поживних речовин за їх виносом основною і побічною продукцією культур ланки сівозміни вказує на від'ємний баланс азоту за мінеральної і органо-мінеральної систем удобрення на низьких фонах. Позитивний баланс фосфору складається за систематичного удобрення помірними дозами мінеральних добрив на фоні з органічними. Від'ємний баланс калію характерний для традиційних мінеральної і органічної систем удобрення на низьких і середніх фонах мінеральних добрив. Інтенсивність балансу NPK вигідно складається за органо-мінеральної системи удобрення із заорюванням соломи жита і гороху.

11. Використання добрив при вирощуванні кукурудзи на силос, жита і гороху є економічно вигідним. Забезпечення за оптимального удобрення 194 кг NPK + 12 т гною на 1 га сівозмінної площі - одержання умовно чистого прибутку відповідно до культур 1900, 900 і близько 1000 грн/га. Найвищий вихід сумарної енергії з внесеними добривами за коефіцієнту енергетичної ефективності 1,25 одержано за органо-мінеральної системи удобрення із заорюванням побічної продукції культур, тоді як за максимальних доз мінеральних добрив уміст сумарної енергії був на 43, а Кее - на 35% нижчим від неї.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Для забезпечення високого рівня потенційної та ефективної родючості сірого лісового ґрунту північного Лісостепу необхідно:

1. У зерно-просапних сівозмінах використовувати органо-мінеральну систему удобрення з внесенням від 194 до 261 кг/га NPK по фону 12 т/га гною в середньому на 1 га сівозмінної площі.

2. Для отримання в ланці зерно-просапної сівозміни 6 т/га зернових одиниць основної продукції, пропонується внесення мінеральних добрив безпосередньо під культури: кукурудзу на силос - N₈₀P₆₀K₈₀, жито озиме - N₆₀P₆₀K₆₀, горох - N₄₀P₆₀K₆₀ на фоні післядії 12 т/га гною.

3. За відсутності достатньої кількості мінеральних добрив у зерно-просапних сівозмінах використовувати на добриво побічну продукцію рослинництва, що дозволяє знизити в органо-мінеральній системі удобрення насиченість сівозміни мінеральними добривами до 97-130 кг/га NPK, гноєм 6 т/га при збереженні високого рівня потенційної і ефективної родючості ґрунту.

ПЕРЕЛІК ДРУКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Дегодюк С.Е., Бобер Л.В., Вержбицька О.А. (Літвінова О.А.) Вплив тривалого застосування добрив на відтворення органічної речовини сірого лісового ґрунту // Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН. - К., 2001. - Вип. 3. - С. 18-21. (Автором безпосередньо проведені дослідження, опрацьовані отримані результати та сформульовані висновки).

2. Дегодюк С.Е., Бобер Л.В., Вержбицька О.А. (Літвінова О.А.) Зміна гумусного стану сірого лісового ґрунту за тривалого використання добрив // Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН. - К., 2002. - Вип. 1. - С. 19-23. (Автором проведено узагальнення результатів досліджень та сформульовані висновки).

3. Дегодюк С.Е., Бобер Л.В., Вержбицька О.А. (Літвінова О.А.) Зміни групового складу фосфатів сірого лісового ґрунту за систематичного внесення добрив // Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН. - К., 2002. - Вип. 3-4. - С. 30-35. (Автором проведені дослідження, опрацьовані отримані результати та сформульовані висновки).

4. Дегодюк С.Е., Ткачук М.І., Бобер Л.В., Літвінова О.А. Вплив вторинної продукції рослинництва на ефективну родючість ґрунту за тривалого використання добрив // Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН. - К., 2003. - Вип. 3. - С. 13-16. (Автором проведено дослідження, опрацьовані отримані результати та сформульовані висновки).

5. Літвінова О.А. Вплив тривалого застосування добрив на калійний режим сірого лісового ґрунту // Зб. наук. праць Інституту землеробства УААН. - К., 2003. - Вип. 4. - С. 26-30.

6. Дегодюк Е.Г., Бобер Л.В., Предко О.І., Буслаєва Н.Г., Літвінова О.А., Ткачук М.І., Никитюк П.А. Система удобрення зернових культур на сірому лісовому ґрунту // Землеробство. - К., 2004. - Вип. 76. - С. 10-15. (Автором проведено узагальнення результатів досліджень та сформульовані висновки).

7. Вержбицька О.А. (Літвінова О.А.) Вплив тривалого використання добрив на агрохімічні властивості сірого лісового пилувато-легкосуглинкового ґрунту і продуктивність культур сівозміни // Тези доп.” Матеріали всеукраїнської науково-практичної конференції молодих вчених і спеціалістів з проблем виробництва зерна в Україні”. - Дніпропетровськ, 2002. - С. 119.

8. Вержбицька О.А. (Літвінова О.А.) Вплив помірних і підвищених доз добрив на продуктивність і якість сільськогосподарської продукції зерно-бурякової сівозміни на сірому лісовому ґрунті // Матеріали Всеукраїнської конференції молодих вчених “Засади сталого розвитку аграрної галузі”. - К., 2002. - С. 18-19.

9. Дегодюк С.Е., Вержбицька О.А. (Літвінова О.А.) Окультуреність ґрунту - основа сталих урожаїв культур інтенсивної сівозміни // Матеріали науково-практичної конференції молодих вчених “Проблеми сучасного землекористування. - К., 2002. - С. 4-5. (Автором проведені дослідження, опрацьовані отримані результати та сформульовані висновки).

10. Вержбицька О.А. (Літвінова О.А.) Вплив тривалого використання добрив на азотний режим сірого лісового ґрунту в зоні північного Лісостепу. // Доповіді і виступи на міжнародній науково-практичній конференції „Актуальні проблеми сучасного землеробства”. - Луганськ, 2003. - С. 293-297.

11. Дегодюк Е.Г., Бобер Л.В., Літвінова О.А., Ткачук М.І., Гаврилов С.О.,

Ладика М.М. Вплив тривалого використання добрив на зміну фізико-хімічних показників сірого лісового ґрунту // Тези доп. Міжнародної науково-практичної конференції, присвяченої 50-річчю з дня створення Інституту ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н.Соколовского „Сучасний стан ґрунтового покриву України та шляхи забезпечення його сталого розвитку на початку 21-го століття”. - Харків, 2006. - С. 39-41. (Автором проведені дослідження, опрацьовані отримані результати).

Размещено на Allbest.ru