Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Симбіотична та асоціативна азотфіксація сільськогосподарськими культурами

Серед польових культур здатністю до симбіотичної фіксації азоту з повітря мають рослини родини бобових. Крім того відомо, що понад 200 видів рослин інших родин також меншою мірою здатні до асоціативної фіксації. Найвищу потенційну можливість до азотфіксації має люцерна. На гектарі в умовах зрошення вона фіксує до 500 кг азоту з повітря при урожайності сіна 25-30 т/га (за рахунок кількох укосів). За середніх урожаїв у богарних умовах 4-5 т/га сіна в ґрунті залишається фіксованого азоту 80-120 кг.

Значну здатність до азотфіксації має і конюшина, причому із збільшенням врожайності надземної маси помітно підвищується азотфіксація. Можливості нагромадження утилізованого азоту конюшиною становлять від 180 кг при високому врожаю надземної маси до 60-80 кг при врожайності сіна 45-55 ц/га.

За азотфіксуючою здатністю серед польових культур виділяють люпин (багаторічний та безалкалоїдний однорічний), козлятник східний, лядвинець рогатий та ін. За сприятливих умов симбіозу і врожайності зеленої маси 30-60 т/га може фіксуватися 150-200 кг азоту, а зі зниженням продуктивності цих рослин кількість його в ґрунті знижується до 30-35 кг/га.

Зернобобові культури засвоюють значно менше азоту повітря, ніж багаторічні бобові трави внаслідок того, що в них інтенсивна фіксація триває 1,5-2 місяці, а у багаторічних грав -- 3-4 місяці.

Серед однорічних культур найбільшу азотфіксуючу здатність мають люпин білий, кормові боби та соя. За урожайності 300-350 ц/га зеленої маси люпин білий може засвоїти з повітря до 200-220 кг азоту, в той час як люпин жовтий за такої ж продуктивності фіксує на 40-80 кг/га азоту менше.

Соя та горох за урожайності зерна 30 ц/га засвоюють не більше як 6070 кг азоту на гектарі. Одночасно за такого врожаю зерна на його формування рослини використовують удвічі більше азоту з ґрунту, тобто такі культури не створюють позитивного балансу цього елементу в ґрунті.

Низький рівень азотфіксації пояснюється тим, що бобові культури не вступають в симбіоз з ризобактеріями, або активність симбіозу буває дуже слабкою унаслідок несприятливих екологічних умов. Високу інтенсивність цього процесу досягають за оптимальної вологості, реакції середовища, наявності достатньої кількості фосфору та калію, наявність в ґрунті активних штамів бульбочкових бактерій або при зараженні рослин вірулентними штамами специфічних рас бульбочкових бактерій. Якщо якісь із факторів знаходяться в неоптимальних розмірах, то фіксація азоту проходить слабо або він зовсім не засвоюється.

Поряд із симбіотичною фіксацією виявлено широке розповсюдження і велике видове різноманіття гетеротрофних бактерій -- азотфіксаторів у ґрунтах різних природних зон, в прикореневій зоні і безпосередньо на поверхні небобових і бобових рослин, що дає підстави передбачати їх важливу роль у природі.

Надходження з рослинними рештками бобових трав великої кількості багатої азотом свіжої органічної маси забезпечує підвищення біологічного потенціалу ґрунту, посилює в ньому процеси перетворення органічної речовини і формування гумусу. Тому ті сівозміни, в яких є не менш як 20% бобових трав, у більшості випадків забезпечують стабілізацію гумусу в ґрунті.

За середніми даними, щорічна мінералізація гумусу в орному шарі дерново-підзолистих ґрунтів складає, т/га: під зерновими і льоном -- 0,7-0,9; картоплею -- 1,3-1,5; цукровими буряками, кормовими коренеплодами -- 1,5-1,7; кукурудзою на силос -- 1,2-1,3; однорічними травами на сіно -- 0,6-0,8 і силосними -- 0,5-0,7. Середньорічні втрати гумусу на чорноземах під просапними -- 1,5-2,0 і в чорному пару -- 2,02,5 т/га.

Для розрахунку новоутвореного гумусу з рослинних решток і внесеного гною використовують коефіцієнти їх гуміфікації. Вони являють собою частку вуглецю рослинних решток, що після їх трансформації надійшла до гумусу ґрунту. Коефіцієнти гуміфікації рослинних решток в орному шарі чорнозему типового становлять: для буряків цукрових -- 0,10, пшениці озимої на зелений корм і картоплі -- 0,13, соняшнику -- 0,14, кукурудзи на силос -- 0,17, пшениці озимої і кукурудзи на зерно -- 0,20, ячменю -- 0,22, гороху -- 0,23, люцерни -- 0,25, гною -- 0,23.

Науково обґрунтованою зміною культур сівозміни, застосуванням багаторічних трав, проміжних культур і сидерату можна звести втрати гумусу до мінімальної величини. Але застосування лише мінеральних добрив навіть при найбільшому надходженні в ґрунт рослинних решток не забезпечує повної комплексної дії азоту, що утворився внаслідок мінералізації органічної речовини ґрунту і винесеного з господарським урожаєм. Якщо виключити повторне повернення в ґрунт частини поживних речовин у формі гною та інших органічних добрив, то навіть за інтенсивного застосування мінеральних добрив баланс азоту і органічної речовини ґрунту буде неминуче від'ємним.

Внесення органічних добрив всіх видів, структура посівних площ в сівозміні, яка враховує відтворення гумусу, і всі заходи, спрямовані на бережливе відношення гумусу та скорочення його непродуктивних втрат -- обов'язкові умови розширеного відтворення родючості ґрунту і постійного підвищення його продуктивності.

Завдання підвищення продуктивності ґрунту можуть бути розв'язані на різних рівнях, для кожного з яких типовими є свої категорії оптимальності. За умови таких критеріїв слід брати, перш за все, відтворення родючості ґрунту загалом та окремих його складових, оскільки саме ґрунтова частина є найслабшою ланкою будь-якої системи землеробства і землекористування.

Відомо значення потенційної та ефективної родючості в підвищенні продуктивності чорноземних ґрунтів. Про це свідчить рівень урожайності культур, які вирощують у зоні поширення цих ґрунтів. Багаторічні дослідження НАУ, Інституту землеробства НААН на чорноземах типових лівобережжя Лісостепу свідчать, що в умовах сучасного землеробства зі зміною структури посівних площ в напрямку зменшення площ під бобовими та збільшення частки високоінтенсивних культур за інтенсивними технологіями вирощування, тобто із зростанням антропогенного навантаження, відбувається погіршення фізичних, хімічних та інших агрономічних властивостей чорноземних ґрунтів.

Систематичне застосування високих доз мінеральних добрив, сучасних технологій обробітку ґрунту стало причиною утворення у поверхневому шарі ґрунту високої концентрації поживних речовин, значного підвищення вмісту іонів водню та істотного зниження вмісту кальцію і магнію у вбирному ґрунтовому комплексі чорноземів. За таких умов змінюється типовий для чорноземів гуматний тип гуміфікації -- він стає гуматно-сульфатним, при якому можливе формування акумулятивного неповнорозвиненого гумусного профілю з ознаками деструктивного процесу гумусоутворення.

Унаслідок втрати зі складу гумусу чорноземів гуматів кальцію відбувається зниження вмісту у верхньому шарі ґрунту агрономічно цінної структури, її водотривкості, зростає здатність ґрунту до запливання.

Високе насичення сівозмін кукурудзою та цукровими буряками створює труднощі у підтримуванні зрівноваженого балансу азоту і гумусу, ускладнює водний режим ґрунту.

Дослідження переконливо свідчать, наскільки важлива роль у регулюванні балансу належить багаторічним бобовим травам. Серед усіх культур, які вирощують у сівозмінах, лише вони забезпечують позитивний баланс гумусу: при врожайності сіна 50-70 ц/га середньорічне нагромадження гумусу становить 1т/га. Саме тому сівозміна з високим насиченням бобовими травами (20-25%) і низьким -- просапними культурами (20-25%) позитивно впливали на гумусний режим ґрунту: швидкість розкладання гумусу та величина його витрат тут виявляються найменшими (0,20-0,25 т/га на рік).

Збільшення у структурі сівозмін частки високоінтенсивних просапних культур (кукурудзи, цукрових буряків) за одночасного зменшення бобових трав підвищує мінералізацію гумусу та зростання його дефіциту до рівня 0,7-1 т/га за рік. За таких умов гумусового балансу стає найнижчою продуктивність чорноземів -- урожайність пшениці озимої не перевищує 25 ц/га, цукрових буряків -- 200-250 ц/га, кукурудзи -- 1525 ц/га. У таких сівозмінах помітно зростають витрати на покриття дефіциту гумусу й азоту в ґрунті за рахунок добрив. Зокрема, для збереження рівня продуктивності культур, що відповідає сівозмінам з бобовими травами, тут слід вносити на 1 га ріллі не менше як 10 т гною у поєднанні з внесеннями -- 90-100 кг/га діючої речовини -- нормами мінеральних добрив.

Основою регулювання вмісту органічної речовини, гумусу, азоту в ґрунті є насамперед дотримання сівозмін з оптимальним співвідношенням зернових та просапних культур, наявністю багаторічних трав і внесення добрив.

2. Вплив культур на складання та структурно-агрегатний склад ґрунту

Це пов'язане як з біологічними особливостями самих рослин, так і з механічною дією на ґрунт комплексу машин та знарядь, які відповідають технологіям вирощування окремих культур.

Серед великої кількості факторів утворення агрономічно цінних макроагрегатів (діаметром 0,25-10 мм) основна роль належить кореневій системі рослин.

У землеробстві при вирощуванні будь-якої культури відбуваються два протилежні і у той же час взаємопов'язані процеси: з одного боку, синтез і нагромадження органічної речовини та створення структури ґрунту; з іншого -- розкладання і руйнування органічної речовини та руйнування структури. Інтенсивність проходження цих процесів і визначає кінцеві результати. Чим інтенсивніше формується й повільніше руйнується органічна речовина ґрунту, тим більше утворюється водотривких агрегатів і вони довше зберігаються в ґрунті.

Найбільш сприятливо на оструктурення ґрунту впливають рослини з добре розвиненою кореневою системою, високою продуктивністю надземної маси, які суцільно укривають ґрунт -- з весни до збирання -- і не потребують механічного обробітку ґрунту під час вегетації. Цим вимогам відповідають багаторічні бобові та злакові трави або їх сумішки. Тому під впливом багаторічних трав створюються в більших чи менших розмірах водотривкі агрегати. Водночас чим вищий їх урожай, тим більше утворюється структурних агрегатів. І навпаки, якщо ґрунт без рослин і зазнає руйнівної дії води, вітру та інтенсивного механічного обробітку, то гранулометричний стан його погіршується.

Помітний вплив на структуру ґрунту виявляють однорічні бобово-злакові травосумішки, але через короткий період їх вегетації структуроутворення помітно менше, ніж багаторічних трав. Серед зернових культур найбільшою здатністю до утворення структури ґрунту мають озимі, у яких триваліший період вегетації, ніж у ярих зернових колосових, вони добре укривають ґрунт восени і навесні від руйнівної дії атмосферних опадів і талих вод. Просапні культури за цим показником мають низьку оцінку, що пояснюється аеробними процесами розкладання органічної речовини. Сучасні дослідження показують, що утворення структурних агрегатів пов'язано з розкладанням органічних решток, який інтенсивніше відбувається саме у верхньому шарі за переваги аеробного процесу. Погіршення структурного стану ґрунту під просапними культурами зумовлено малою кількістю рослинних решток у ґрунті після них та інтенсивним механічним обробітком у процесі їх вирощування.

Схематично основні польові культури за показниками зниження здатності до структуроутворення можна розмістити в такий послідовний ряд: багаторічні бобово-злакові сумішки, багаторічні бобові трави, однорічні бобово-злакові сумішки, озимі зернові культури, ярі зернові і зернобобові, льон, картопля, коренеплоди та інші просапні культури. Цей ряд в основному відображає закономірність, встановлену за кількістю органічної речовини, залишеної в ґрунті після збирання врожаю.

Супутний вплив усіх факторів, що діють продовж року на структурний стан ґрунту, може бути іншим, ніж за вегетаційний період. Оструктурення ґрунту від періоду сівби та вирощування однорічних культур, як правило, спрямовано зменшується.

На певному рівні структуроутворення в середньому за ротацію процеси руйнування зрівноважуються протилежними. Висота цього рівноважного рівня так само, як і річні зміни, залежить від складу і чергування культур у сівозміні та агротехніки їх вирощування.

Певні уявлення про зрівноважений рівень структурного стану дерново-підзолистих легкого пилуватого суглинку дають дані тривалих дослідів Московської сільськогосподарської академії з беззмінними культурами. При вирощуванні однорічних зернових культур продовж 55 років навіть із застосуванням гною вміст водотривких агрегатів діаметром понад 0,25 мм не перевищував 38% і лише під конюшиною він був 55%.

Вміст водотривких агрегатів в орному шарі ґрунту під беззмінними культурами і паром, %

Від структури ґрунту залежать й інші його фізичні властивості. Об'ємна маса є прямою функцією його структурного стану. Вона впливає на комплекс фізичних умов у ґрунті: водний, повітряний і тепловий режими, а також на умови біологічної діяльності. Об'ємна маса є показником динамічним. Останній проявляється в тому, що розпушений від механічного обробітку ґрунт під дією сили опадів, сільськогосподарської техніки, власної маси самоущільнюється і досягає характерної тільки для окремої ґрунтової відміни рівноважної об'ємної маси. За надмірної пухкості орного шару збільшуються втрати вологи, порушується контакт між ґрунтом, насінням і кореневою системою рослин, що призводять до повільного їх проростання, недружної появи сходів і зниження урожаю. Занадто висока щільність погіршує повітряний режим ґрунту, уповільнює його водопроникність і доступність вологи ґрунту для рослин, зростає опір росту кореневої системи.

Щільність ґрунту є одним із основних факторів родючості, оскільки вона характеризує весь комплекс його фізичних умов. При сильному ущільненні ґрунту погіршується аерація, активізуються процеси відновлення, посилюється денітрифікація і нагромадження в ґрунтовому розчині отруйних для рослин окисних сполук. Залежно від ступеня ущільнення або розпушення ґрунту по-різному складається водний, повітряний і тепловий його режими та біологічна активність. Тому щільність слід розглядати як первинний елемент не лише фізики ґрунту, а й умов життя рослин.

Для кожного ґрунту є своя характерна рівноважна щільність. Вона залежить від гранулометричного і структурного складу, вмісту органічної речовини та деяких інших характеристик ґрунту. Так, для дерново-підзолистого ґрунту в 0-10 см шарі рівноважна щільність характерна в межах 1,20-1,25 і в 10-20 см шарі -- 1,30-1,35 г/см3. Рівноважна щільність сірого лісового ґрунту складає 1,4 г/см3' а чорнозему суглинного -- 1,01,3г/см3. Рівноважна щільність ґрунту характеризує його властивості.

Розрізняють ще й оптимальну щільність, за якої складаються найкращі умови для рослин. Для різних сільськогосподарських культур величина оптимальної щільності різна, але в цілому для більшості із них вона в межах 1,1-1,3 г/см3. Оптимальна щільність ґрунту залежить від вологозабезпечення: чим вища вологість ґрунту, тим менша оптимальна щільність.

Відношення рослин до фізичного стану ґрунту характеризує співвідношення оптимальної і рівноважної щільності. Якщо воно більше, ніж одиниця, це означає, що щільність знаходиться в межах оптимальних для рослин значень, тому додаткові заходи для їх регулювання не потрібні і що саме за таких умов створюється можливість для запровадження мінімального обробітку, в тому числі і так званого нульового.

Серед природних чинників, які впливають на щільність ґрунту найбільш значними є зволоження, висихання, промерзання, дія дощових крапель, вплив рослин та дія ґрунтової фауни.

Приріст органічного вуглецю на 0,1 % знижує щільність ґрунту на 0,01 г/см3 і більше, що за критичного рівня ущільнення може бути пов'язано із збільшенням врожаю зернових на 0,6-1,4 ц/га.

Основні штучні чинники ущільнення ґрунту: важкі сільськогосподарські машини і трактори, транспортні засоби, питомий тиск яких перевищує 0,8 кг/см2 (маса яких, до речі, постійно збільшується), недостатня глибина розпушування, обробіток ґрунту за надмірної вологості, недостатнє внесення в ґрунт органічної речовини, не оптимальна система мінерального удобрення, невідповідні сівозміни, запровадження монокультури тощо.

До системи науково обґрунтованих заходів для регулювання фізичних властивостей, зокрема, чорноземів, О. О. Ізмаїльський, П А. Костичев та їх послідовники включають такі заходи, як внесення добрив та дотримування науково обґрунтованого чергування культур у сівозмінах. При цьому поліпшення ґрунту оцінюється за рівнем сприятливих змін структури орного шару.

З об'ємною масою обернено пропорційно пов'язана щілинність ґрунту, рівень якої залежить від особливостей структури та від щільності розташування ґрунтових агрегатів. Чим пухкіший ґрунт, тим вища його щілинність. Збільшення загальної щілинності сприяє підвищенню вологоємності, поліпшує газообмін з атмосферою, що має важливе значення для інтенсифікації біологічних процесів у ґрунті.

Оптимальною щілинністю для культурного орного шару вважають 55-65% об'єму ґрунту, задовільною -- 50-55% і незадовільною менше 50 %.3більшення загальної щілинності і зменшення щільності сприяють більш глибокому зволоженню ґрунту після дощів і ефективнішому використанню опадів літньо-осіннього періоду. А більш глибоке промочування сприяє нагромадженню запасів вологи в ґрунті і забезпечує продуктивніше використання опадів в цей період. Із збільшенням загальної щілинності і зменшенням щільності покращується повітряний режим ґрунту і більш сприятливо для рослин складається співвідношення між водою і повітрям.

Для нормального росту й розвитку рослин важливе значення має співвідношення трьох фаз ґрунту. Для нормальної життєдіяльності польових культур сприятливі умови створюються при співвідношенні води і повітря 1:1. При цьому тверда фаза займає половину загального об'єму ґрунту.

Внесення різних видів органічних добрив знижує ступінь ущільнення ґрунту і тим саме підвищує його загальну щілинність. Показники щілинності ґрунту в залежить від кількості органічних речовин, залишених рослинами та внесених добрив.

Своєрідна і досить корисна робота вертикально-стрижневих кореневих систем рослин полягає в тому, що, проникаючи потужними коренями в глибину, за межі орного шару, і залишаючи після себе мережу відповідних ходів, що пронизують підорний шар, вони здійснюють вертикальний мікродренаж ґрунту. Ці ходи сприяють проникненню вглиб гравітаційних вод і прискорюють процес збагачення перегноєм підорного шару. Всі ці заходи позитивно впливають на оптимізацію фізичного стану ґрунту.

3. Оцінка рослин за характером впливу на водний режим ґрунту

Водний режим ґрунту є одним з вирішальних факторів урожайності сільськогосподарських культур. Достатні запаси вологи у ґрунті зменшують залежність урожаїв від кількості опадів продовж вегетаційного періоду. Разом з тим від водного режиму залежать поживний, повітряний і тепловий режими, а також біологічні процеси в ґрунті. Вода -- один із основних факторів родючості ґрунту і життя рослин. Г.Н.Висоцький вказував: "Вода в ґрунті разом з розчиненими в ній солями являється справжньою кров'ю живого організму. Без води ґрунту немає".

Культурні рослини помітно різняться за вибагливістю до вологи ґрунту, неоднаковий також і їх вплив на водний режим ґрунту. Різниця обумовлюється рядом як біологічних особливостей культур, так і кліматичними умовами зон, в яких їх вирощують. Так, на одиницю сухої речовини врожаю менше витрачають вологи кукурудза, просо і сорго, більше -- багаторічні трави, пшениця, соняшник, цукрові буряки, ранні ярі зернові.

Відрізняючись за вологовикористанням, польові культури по-різному впливають на водний режим ґрунту і запаси вологи, що залишаються після них. Рослини з глибоким корінням (люцерна, цукрові буряки, соняшник та ін.) здатні висушувати ґрунт на значній глибині (до 3,0-3,5 м). У районах недостатнього зволоження після таких культур відновити запаси вологи в цьому шарі продовж одного осінньо-зимового періоду неможливо. Активне висушування ґрунту в цих районах відбувається під багаторічними рихлокущовими злаками, що мають густе сплетіння дрібних проникаючих коренів.

Рослини з невеликою кореневою системою, такі як картопля, льон та інші, використовують вологу в основному з верхнього півметрового шару ґрунту. Після них залишається достатньо високий запас вологи в глибших шарах ґрунту.

Ще менший об'єм ґрунту пронизують своїми коренями такі культури як цибуля, огірки, селера, які вимагають достатнього зрошення навіть в районах вологого клімату. Крім висушувального впливу культур на ґрунт важливе значення має час збирання і відповідно період післязбирального нагромадження вологи, що обов'язково враховують при формуванні сівозмін.

4. Ґрунтозахисна здатність сільськогосподарських культур

Серед комплексних протиерозійних заходів одним з важливих є освоєння ґрунтозахисних сівозмін, які разом з іншими заходами повинні забезпечити захист орних земель від змивання та розмивання, поліпшення родючості ґрунту і урожайності сільськогосподарських культур.

Насичення польових сівозмін у Степу, як у зоні високого ризику ерозії ґрунту, просапними культурами призводить до збільшення непродуктивних витрат вологи з 1 га сівозмінної площі, дефіциту азоту, зниження вмісту гумусу, особливо в орному шарі. Вміст останнього за ротацією сівозмін, залежить від структури посівних площ і рівня удобрення. Із збільшенням частки просапних культур і зниженням рівня удобрення вміст високомолекулярного виду органічних речовин зменшується. Найістотніше зниження запасів гумусу в орному шарі виявлено на неудобреному фоні (0,84%), дещо менше -- за низького рівня удобрення (0,75%) і високому насиченні просапними культурами (0,65%). Включення до сівозміни посівів багаторічних трав практично удвічі зменшує втрати гумусу орним шаром (0,31%). У процесі розроблення сівозмін у системі ґрунтозахисного контурно-меліоративного землеробства за різних ґрунтово-кліматичних умов доцільно враховувати нормативи гранично допустимого насичення сівозмін різними культурами (І. Г. Предко, табл.) для умов України.

Оптимально допустимі межі насичення окремими культурами сівозмін на схилах 0-3°

Важливе значення для захисту ґрунтів від ерозії має набір культур для сівозмін. У США щорічний змив пилуватого суглинку на схилах крутизною 16° під багаторічними травами становить 0,22 т/га, під чистим паром -- відповідно 438-148 т/га. На темно-сірих ґрунтах України крутизною схилу 6-8° щорічні втрати ґрунту від ерозії становили в полі, зайнятому конюшиною, 2 т/га, пшеницею озимою -- 19, цукровими буряками -- 35, на чистому пару -- 50 т/га. Отже, розвиток ерозійних процесів залежить від структури посівних площ, оскільки різні сільськогосподарські культури по-різному впливають на стік води і змивання ґрунту. Найкращі ґрунтозахисні властивості мають багаторічні трави, а також зернові культури суцільного способу сівби. У районах недостатнього і нестійкого зволоження ефективнішою є сумішка люцерни з еспарцетом і злаковими травами. В районах достатнього зволоження Лісостепу висівають сумішку конюшини із злаковими травами, люцерни з еспарцетом.

Багаторічні трави укривають ґрунт продовж року, але ступінь цього укриття восени, взимку і навесні невисокий. Озимі зернові укривають ґрунт 9-11 місяців, максимально -- у травні, червні, липні; ярі зернові колосові -- лише 3-4 місяці, просапні -- 2,5-3,5 місяці. У районах з подовженим післязбиральним теплим періодом, достатньою кількістю опадів після збирання врожаю основної культури можна захистити ґрунт зеленим укриттям проміжних культур. Озимі проміжні посіви захищають ґрунт восени, взимку і навесні; підсівні -- навесні і влітку; післяукісні й післяжнивні -- влітку та восени.

Ґрунтозахисна здатність рослин залежить також від маси коренів у ґрунті. Багаторічні трави своєю потужною кореневою системою затримують стікання води і змивання ґрунту. Крім того продукти, які утворюються після відмирання і розкладання рослинної маси багаторічних трав, сприяють поліпшенню структури ґрунту. Менше органічної маси залишають у ґрунті однорічні трави, зернові культури, мало -- льон, картопля, коренеплоди.

Тому за тривалістю і ступенем укриття ґрунту надземною масою рослини умовно поділяють на три групи:

1) стійкі проти змивання і видування вітром -- багаторічні трави;

2) малостійкі -- зернові культури та однорічні трави;

3) нестійкі -- просапні культури та чисті пари.

Диференційоване використання ріллі передбачає дотримання у господарствах системи сівозмін, що, на відміну від практики запровадження останніх без урахування особливостей рельєфу, створює умови для їх освоєння і неухильного дотримання. Саме система науково обґрунтованих сівозмін є основою протиерозійного комплексу і зв'язує всі протиерозійні заходи та прийоми в єдину злагоджену і послідовну систему, забезпечує її сумарний позитивний ефект, дає змогу дотримуватися загальних принципів побудови сівозмін, забезпечувати добрими попередниками основні культури, дотримуватись оптимальних строків повернення їх на попереднє місце.

Запаси гумусу в ґрунті поновлюються за рахунок рослинних решток (кореневих, післяукісних і післяжнивних) сільськогосподарських культур і внесення органічних добрив. З вирощуваних культур більше залишають у ґрунті органічної речовини багаторічні трави, менше -- зернові культури звичайної рядкової сівби, зовсім мало -- просапні, особливо буряки та картопля. Розрахунки показують, що одне поле багаторічних трав за впливом на баланс гумусу відповідає 9-10 т гною при його внесенні в парове поле.

5. Фітомеліоративний вплив рослин на ґрунт

За підбору культур на солонцюватих, засолених, перезволожених, кислих та інших ґрунтах з несприятливими властивостями важливо враховувати їх здатність активно впливати на меліоративні процеси. Наприклад, при меліорації солонцевих ґрунтів необхідно використовувати рослини, які найбільше здатні збагачувати ґрунт органічною речовиною, кальцієм, підвищувати концентрацію С02, сприяти розчиненню ґрунтових карбонатів кальцію за рахунок прижиттєвих кореневих виділень, так як і розкладання великої кількості рослинних решток. За цих умов таку здатність має буркун з глибокопроникною кореневою системою. Багаторічні бобові трави (конюшина та люцерна) як кальцієлюбні рослини збільшують запаси в орному шарі карбонату кальцію, покращуючи цим структурний стан ґрунту і його підвищену стійкість до ерозії. Для запобігання засоленню ґрунтів з неглибоким заляганням мінералізованих ґрунтових вод особливо ефективно використовувати люцерну, коренева система якої проникає в глибину ґрунту на 2-3 м і поглинає велику кількість вологи, сприяючи зниженню рівня ґрунтових вод.

У деяких районах для зрошення використовують високомінералізовані води, що є причиною засолення ґрунтів. Для того, щоб зменшити їх шкідливий вплив на ґрунт, поряд з запобіжними заходами особливу увагу необхідно приділяти підбору культур і запровадженню спеціальних сівозмін з насиченням люцерни, кормових буряків і іншими культурами, які виносять з урожаєм велику кількість солей.

6. Оцінка культур за впливом на фітосанітарний стан ґрунту

Вирощування кожної культури супроводжується нагромадженням у ґрунті збудників хвороб та деяких шкідників. Після збирання врожаю залишаються рослинні рештки, змінюється вміст поживних речовин у ґрунті, характер мікробіологічних процесів, водний та повітряний режими.

Всі означені фактори впливають не тільки на розвиток наступних культур, а й на збудників хвороб і шкідників. В одних випадках вони сприяють їх інтенсивному розвитку, в інших -- обмежують шкодочинність. Тому виникає необхідність впровадження сівозмін з таким чергуванням культур, яке сприяло б одержанню високого врожаю, запобігало б розвитку збудників хвороб і шкідників та зменшенню їх на посівах.

За умов інтенсифікації землеробства значення правильного чергування культур у сівозміні в оптимізації санітарного стану ґрунту значно зростає.

Заселені шкідниками і уражені збудниками хвороб рослинні рештки, що залишаються в ґрунті та на його поверхні після збирання культури, є одним із основних джерел поширення шкідників і хвороб у наступного року. Встановлення оптимального насичення культур в сівозміні та вибір кращих попередників забезпечують не тільки високу врожайність, а й обмежують нагромадження шкідливих організмів. Тому при встановленні оптимального співвідношення кожної культури в сівозміні треба виходити з потреб виробництва продукції та враховувати біологічні особливості культури, ґрунтово-кліматичні умови, а також ступінь ураження рослин патогенами. Порушення цих вимог, як правило призведе до погіршення фітосанітарного стану в агроценозі.

Висока концентрація цукрових буряків посилює загрозу розмножування бурякового довгоносика, кореневої попелиці, нематоди, плямистості та збільшення від цього втрат урожаю.

Повернення соняшнику раніше, як через 8-10 років на поле попереднього його вирощування, призводить до посилення ураження посівів білою і сірою гнилями та несправжньою борошнистою росою й іншими патогенами.

Повторні посіви кукурудзи призводять до помітного погіршення фітосанітарного стану через нагромадження специфічних збудників хвороб (летюча та пухирчаста сажка), а також шкідників. Проте у виробничих умовах трапляються посіви кукурудзи два і більше років підряд на одному полі. На таких посівах особливу увагу необхідно приділяти дотриманню всього комплексу захисту культури від шкідників.

Повторна сівба пшениці два і більше років підряд призводить до масового розмноження хлібної жужелиці, клопа-черепашки і значного ураження посівів кореневими гнилями. Пшениця має спільних з кукурудзою збудників кореневих гнилей, тому ураження пшениці при вирощуванні після кукурудзи, особливо на початку розвитку, також підвищується.

Встановлено, що у збудників фузаріозу та інших хвороб льону життєздатність їх в ґрунті зберігається чотири-п'ять років.

За повторного вирощування картоплі на одному й тому ж полі в ґрунті нагромаджуються збудники вертицильозу, звичайної і борошнистої парші та інших хвороб, внаслідок чого ураження її цими хворобами в 10-15 разів більша, ніж у сівозміні.

Повторні посіви та монокультура призводять до нагромадження в ґрунті шкідників, особливо спеціалізованих. Так, вирощування кукурудзи на одному і тому ж полі декілька разів підряд супроводжується збільшенням чисельності ґрунтових шкідників -- дротяників та несправжніх дротяників, зростає чисельність стеблового метелика і південного сірого довгоносика.

У сівозмінах з використанням багаторічних трав також відбувається нагромадження дротяників. Тому доцільно після цього попередника висівати пшеницю озиму, а потім просапні культури.

Чисельність спеціалізованих шкідників зростає в міру тривалості беззмінного вирощування культури. Але навіть всеїдні шкідники, такі як лучний метелик, віддають перевагу певній культурі, тому чергування в сівозміні є фактором, що обмежує нагромадження шкідників.

Велике значення має сівозміна в боротьбі з нематодами. Найпоширеніші галова, пшенична, стеблова та інші нематоди. Деякі паразитують на певних культурах -- кукурудзі, вівсі, ячмені, просі. Проте в частини з них відсутня вузька спеціалізація. Так, бурякова нематода пошкоджує буряки, ріпак, рижій, але не уражує зернові колосові, зернобобові, кукурудзу, картоплю, багаторічні трави, сівба яких сприяє очищенню ґрунту від цих паразитів.

Тому, щоб запобігти нагромадженню в ґрунті шкідників, збудників хвороб і нематод, треба встановлювати певний інтервал повернення культур на попереднє місце вирощування, тривалість якого визначається часом, продовж якого забезпечується пригнічення та значне придушення розмноження шкідників і розвитку хвороб у ґрунті під впливом активної діяльності ентомофагів та антагоністів, які обмежують їх поширення. Наприклад, для пшениці цей інтервал становить 2-3 роки, соняшнику -- 8-10, цукрових буряків -- 5-6 років.

У спеціалізованих сівозмінах, де, як правило, нагромаджуються вузькоспеціалізовані шкідливі організми, велику роль відіграють культури, за допомогою яких можливе біологічне знезараження ґрунту. Так, перерва беззмінного вирощування кукурудзи продовж чотирьох -- п'яти років, коли в ґрунті нагромаджуються збудники летючої та пухирчастої сажки, сівба пшениці сприяє біологічному очищенню ґрунту від цих хвороб. Пшениця не уражується сажкою, але стимулює проростання спор, які гинуть під впливом кореневих виділень культури. Важливе значення має також добір культур, які перериваючи у спеціалізованих сівозмінах тривале використання в одному полі певної культури, сприяють очищенню ґрунту від спеціалізованих шкідників. Так, розміщення цукрових буряків, гороху, соняшнику, безпокривних посівів багаторічних бобових трав після кількарічного вирощування озимих забезпечує майже повне очищення поля від хлібної жужелиці, хлібних трипсів, злакових мух. Тим часом, при вирощуванні ярих колосових і кукурудзи більша частина популяції перелічених шкідників зберігається. Отже, значному обмеженню шкідників і збудників хвороб сільськогосподарських культур сприяє впровадження науково обґрунтованого чергування культур.

7. Особливості формування адаптивних систем землеробства

Одним з найважливішим резервів зростання врожайності і його стабільності є найбільш повна реалізація потенційної продуктивності вирощуваних культур (сортів), ефективне використання ґрунтово-кліматичних, матеріальних та інших ресурсів на основні оптимізації агроекологічного районування сільськогосподарських культур, конструювання продуктивних і стійких агроекосистем. Для вжиття необхідних заходів, що забезпечують формування високопродуктивних рослин, потрібен діагноз біологічного стану посіву. Для цієї мети служить біологічний контроль. Світовий досвід свідчить про необхідність переходу до так званої "біологізації" технологій, що передбачає максимальне узгодження їх з біологічними вимогами культури, до стратегії інтегрованого використання генетичних, природних і технологічних факторів. В інтегрованій системі вирощування сільськогосподарських культур все більше зростає роль сорту, тому що він є надійним і економічно вигідним фактором збільшення врожайності і її стабільності.

Необхідність урахування впливу на продуктивність рослин багато-чисельних факторів, що сильно варіюють у динаміці (біологічних особливостей рослин, ґрунтових, кліматичних, агротехнічних, економічних та інших факторів), обумовлює розвиток системного підходу до керування формуванням врожаю на основні моделювання. Точний розрахунок із застосуванням математичних моделей і обчислювальної техніки забезпечує найбільш ефективне використання ресурсів з урахуванням росту родючості ґрунту і охорони навколишнього природного середовища. Це підвищує об'єктивність, точність рішення завдань оптимізації в порівнянні з традиційними методами прийняття рішень на основні практичного досвіду й інтуїції. фітомеліоративний сільськогосподарський азотфіксація

8. Оптимізація розміщення сільськогосподарських культур

У сільському господарстві використовують тільки декілька сотень видів рослин і декілька десятків видів тварин. Більша частина сільськогосподарської продукції забезпечується в кращому випадку 20 видами тварин і рослин. Продовж тисячоліть люди намагалися їх покращити, при цьому мало використовували решту фауни і флори. Безумовно, майбутні покоління краще нас використають великий генетичний потенціал рослин і тварин за умов їх охорони. Тому надзвичайним завданням є охорона якомога більше різноманітних біоценозів, генофонду рослин та активізація робіт з інтродукції диких видів.

Надзвичайно актуальною є проблема раціонального розміщення традиційних культур. Оптимізація розміщення угідь, культур, удосконалення структури посівних площ в Україні ще мають значні резерви, оскільки спеціалізація виробництва в ряді районів мають протиріччя з природними факторами. Раціональне вирішення цього завдання може дати помітне збільшення виробництва продукції та вирішити цілий ряд екологічних питань без особливих матеріальних витрат.

У складних ерозійних ландшафтах на піщаних та інших малопродуктивних ґрунтах доцільно переглянути зернову спеціалізацію на користь тваринництва з одночасною інтенсифікацією виробництва зерна в лісостеповій зоні. Сконцентрувавши виробництво товарної пшениці на чорноземах, темно-сірих, темно-каштанових і каштанових ґрунтах, доцільно скоротити її посіви на солонцюватих та супіщаних ґрунтах на користь фуражних культур.

Необхідно істотно збільшити виробництво кукурудзи, перш за все підвищенням врожайності та розширенням ареалу вирощування цієї культури в більш північних районах залученням ранньостиглих гібридів. У традиційних районах її вирощування питома вага у виробництві зерна повинна становити не менше половини.

У північних районах зони Полісся вирощування кукурудзи на силос доцільно визначати там, де ранньостиглі сорти і гібриди цієї культури дозрівають до молочно-воскової стиглості. З кожного гектара кукурудзи, зібраної у восковій стиглості, можна зібрати більше, ніж у фазу дозрівання зерна: кормових одиниць -- в 3,1 рази, цукру -- в 3 рази, протеїну -- в 2,4 рази.

У порівняльній оцінці сільськогосподарських культур за їх продуктивністю доцільно поряд з іншими критеріями виходити з кінцевої мети виробництва і, якщо це кормова культура, з виходу тваринницької продукції.

За кормовою відповідністю і якістю протеїну на перше місце з традиційних культур доцільно ставити зернобобові, а з колосових злаків -- ячмінь. Досвід показує, що 1 т незбагаченої білковими добавками пшениці забезпечує одержання приблизно 120 кг приросту маси, така сама кількість ячменю -- 160 і гороху в складі комбікорму -- 350 кг.

Доцільно сконцентрувати посіви цукрових буряків у районах, де переважають типові, звичайні, вилуговані чорноземи і темно-сірі лісові ґрунти, товарне картоплярство -- на середньо - і легкосуглинкових ґрунтах лісостепової зони та на Поліссі з урахуванням потреби місцевих промислових центрів та інших регіонів держави.

Є потреба значного розширення на Поліссі посівів жита озимого, ячменю, ріпаку, зернобобових. Необхідно диференційовано розміщувати культури за стійкістю до посухи, перезволоження, солонцюватості ґрунтів і до інших несприятливих умов. Ця проблема набуває особливої актуальності у зв'язку з глобальними змінами клімату.

Серед численних екологічних та соціально-економічних проблем людства на щиті ХХ-ХХІ сторіч є і проблема глобального потепління клімату. Зміни клімату за даними останніх спостережень відбувається досить швидко, відчутно впливаючи на умови життя та діяльності людини.

Україна також належить до числа регіонів планети, де зміни клімату, що відбуваються, є відчутними. Стало помітно, що тривалість зимових періодів значно скоротилась, а самі зими стали менш холодними. Почастішали посухи. В XX сторіччі, на території України зафіксовано 43 посушливих роки, в тому числі 7 із них в останні 15 років минулого сторіччя. В кінці минулого і на початку цього сторіччя також почастішали прояви й інших природних стихій -- суховіїв, злив, обледенінь, повеней, затоплень та підтоплення тощо, які тією чи іншою мірою пов'язують зі змінами клімату.

Ознаками зміни клімату в Україні є загальна тенденція до підвищення середньорічної температури до 1°С, при цьому взимку і навесні зростання складає 1,0.. 1,7°С. Що стосується опадів, то в північно-західній частині України кількість опадів істотно не змінилась, але має тенденцію до збільшення на 10-20%. В південних районах, а також в Криму кількість опадів зменшилась на 50-100 мм.

На думку вчених, якщо збережеться тенденція до глобального потепління, то це призведе до зміни погоди, потепління порушить усталене функціонування екологічних систем, відіб'ється на природних ресурсах, санітарних й інших умов життя людей, зачепить інші елементи життєдіяльності і може стати причиною соціальних і економічних потрясінь.

Сучасний стан зміни довкілля через потепління на глобальному рівні визначається наступними основними ознаками:

-- сумарні викиди парникових газів у вуглецевому еквіваленті становлять більше 250 млн. т;

-- змінюється енергетичний баланс планети у зв'язку зі зміною альбедо, відбувається глобальне розігрівання нижніх шарів атмосфери;

-- погіршуються умови розвитку аеробних живих організмів;

-- забруднення водних об'єктів промисловими та комунальними відходами через глобальне потепління нарівні з фізико-хімічним забрудненням сприяє їх евтрофуванню та посиленню біологічного забруднення;

-- теплове забруднення підвищує токсичність багатьох хімічних забруднювачів, насамперед, важких металів;

-- водні об'єкти переходять в стан, за якого вони стають вкрай обмеженими або зовсім непридатними для забезпечення умов розвитку живих організмів взагалі і людини зокрема;

-- ґрунт виступає посередником між атмосферою в обміні забруднюючими речовинами.

У промислових зонах погіршується розвиток рослинності аж до її повного знищення, стрімко поширюються процеси ерозії та погіршується водно-повітряний режим, порушується структура ґрунту, зменшується його шпаруватість, водопроникність тощо.

Хімізація аграрного виробництва призводить до акумулювання токсичних речовин у ґрунтах та природних водах, сільськогосподарської продукції, оскільки використання рослинами мінеральних добрив та пестицидів не перевищує 50%.

Ґрунтові процеси значною мірою залежать від зональних природно-кліматичних умов, тому глобальне потепління буде визначально впливати на екологічний стан ґрунтового покрову.

Відповідний стан сучасного довкілля через потепління на планеті характеризують основні його ознаки.

Україна займає 6-те місце в світі (після США, Китаю, Росії, Німеччини, Японії) за кількістю загальних викидів парникових газів та 5-те місце за кількістю викидів на душу населення через деформовану структуру економіки, неефективність енергетичних та індустріальних технологій.

Основними забруднювачами атмосферного повітря на теренах У країни є промисловість (65%) і автотранспорт (35%).

Промисловість щорічно викидає в атмосферу понад 10 млн. т. токсичних сполук. У 43 містах, де проживає 30% населення України, рівень її забруднення значно перевищує ГДК.

За запасами водних ресурсів з розрахунку на одиницю площі або на одного жителя, Україна займає одне з останніх місць у Європі.

У моря, річки, водоймища, озера та ставки близько 2800 об'єктів скидають 2,5 млрд. м3 стічних вод з ступенем їх очистки 40%, що не відповідає санітарно - гігієнічним нормам і їх загальний екологічний стан загалом не задовільний.

Агромеліоративний стан земель в Україні на значних площах вкрай не задовільний і надалі погіршується: більше 30% сільськогосподарських угідь зазнають водної і вітрової ерозії, 33% мають підвищену кислотність, 10% засолені, майже 8% перезволожено і заболочено, посилились процеси опустелювання земель, в багатьох регіонах ґрунти перенасичені мінеральними добривами і агрохімікатами.

Щорічно в ґрунти України вносять 170 тис. т пестицидів, 150 тис. т мінеральних добрив. З ними до ґрунту надходить 1800 т свинцю, 400 т кадмію, 2200 т цинку, 200 т міді.

Ситуація, що склалася у сфері використання, утилізації, знешкодження і поховання нереалізованих мінеральних добрив, пестицидів досягла критичного рівня.

Загальну екологічну ситуацію в Україні як сучасну, так і на перспективну, надзвичайно загострюють наслідки радіологічного забруднення території у наслідок Чорнобильської катастрофи. Під час її в атмосферу, водне середовище та ґрунтовий покрив потрапило у 200 разів більше радіоактивних речовин, ніж наслідків вибухів двох американських бомб у Хіросімі та Нагасакі. На території України втрати врожаю від несприятливих погодних умов в окремі роки можуть досягти 45-50% при сполученні декількох несприятливих явищ (2003 р. -- вимерзання, загибель від льодової кірки, посуха) -- 70% і більше. За підрахунками Українського Гідрометеоцентру, верхня межа середньорічного рівня втрат від несприятливих умов становить 7174 млн. грн..

Для нашої держави, як визнаного у світі сільськогосподарського виробника, найбільш небезпечним є збільшення кількості посух у зонах з натуральним (історичним) дефіцитом опадів. У поєднанні з іншими антропогенними факторами це може призвести до розширення зони ризикового землеробства і навіть до опустелювання деяких районів південних областей. Кліматична повторюваність посух у сільськогосподарських районах складає 20 -40% (тобто 1-2 рази на 5 років) останніми роками у південних областях посухи різної інтенсивності спостерігаються щороку. Крім того, відзначається дуже небезпечне їх поширення у райони традиційно достатнього зволоження -- Полісся і північні райони Лісостепу. Уникнути небезпечних природних явищ неможливо, але комплексна оцінка і завчасність можуть запобігти їх перетворенню в стихійне лихо.

Стосовно сільськогосподарської галузі загалом, то на думку деяких фахівців, потепління клімату позитивно позначиться на продуктивності рослинництва, адже інтенсивність процесів фотосинтезу, залежно від інсоляції і температури, може зрости на 30-100%. Такі культури, як пшениця, ячмінь, соняшник, рис і соя дозрівають швидше, а їхня врожайність підвищується на 20-30%. Проте врожайність кукурудзи, сорго, буряків цукрових, проса та інших рослин, що є менш чутливими до вмісту С0 , навпаки, може істотно знизитись, передусім через інтенсивне забур'янення. Підвищення концентрації вуглекислоти, хоч і сприятиме збільшенню врожайності, однак спричинить погіршення якості зерна, зокрема зменшенню вмісту білка.

За передбачення вчених, на всій території України дати настання фенологічних фаз, порівняно із сучасними, зміняться на більш ранні строки. Зокрема для пшениці озимої відбудеться зменшення появи сходів від трьох днів у Лісостепу, до семи -- на Поліссі. На 3-4 тижні раніше наставатимуть фенофази розвитку пшениці у весняний період. Максимальне зменшення у бік ранніх строків очікується на Поліссі, а найменше -- у Степу. Зміниться і тривалість міжфазних періодів.

Велику небезпеку для сільськогосподарського виробництва становить підвищення температури повітря до рівня, що перевищує оптимальне і припустиме максимальне значення (вище +30°С), за якою коренева система рослин не в змозі компенсувати і відшкодувати витрату вологи на транспірацію листковою поверхнею. За прогнозами вчених, значна частина території Північної Америки, Азії та європейських долин, що частково охоплюють Україну, де тепер розташовані "зернові" зони, може постраждати від глобального підвищення температури. Передбачається, що в цих регіонах скоротиться період розвитку зернових культур і знизяться їхні врожаї.

Високий рівень температури повітря негативно вплине на режим зволоження ґрунту у зв'язку з посиленням випарування води. Прогнозується поява значних площ з недостатнім зволоженням в Австралії, США, Франції, країнах Середньої Азії, Україні, а також Великій Британії, де, як відомо, близькість океанічної води сприяє зволоженню повітря і випаданню опадів. У цих країнах через пересихання ґрунту на сільськогосподарських полях землеробство буде малоефективним.

Передбачається, що до кінця 2050 року глобальна температура підвищиться на 2-5° С. Якщо це відбудеться, то межі природних зон зрушаться на північ на 150-550 км, що спричинить відповідне скорочення площі вічної мерзлоти і льодовиків.

Різке зниження врожаю зернових культур відбувається, коли денна температура перевищує 35 °С. Якщо, внаслідок глобального потепління, середня річна температура підвищується на 3-4°С, виробництво пшениці стане неможливим у країнах тропічних і субтропічних поясів. Зменшення врожаю зернових культур при цьому також неминуче в країнах із помірним кліматом, де від трансформації навколишнього середовища може різко скоротитись період залягання сніжного покриву, зменшиться його товщина. Це призведе до скорочення періоду зимової яровизації пшениці, під час якої в рослинах формуються необхідні передумови для початку і прискорення процесу цвітіння і закладання колосу, що спричинить зниження врожаю.

На сучасному етапі розвитку аграрного виробництва, перед аграрною наукою і виробництвом вченими-селекціонерами, генетиками, біологами, землеробами, технологами виробництва та іншим постала надзвичайно важлива проблема -- вивести нові сорти і гібриди культур і породи тварин, які б відповідали викликам природних процесів, зумовлених глобальним потенціалом, тобто бути адаптованими до цих умов та нових технологій для їх вирощування.

Перспектива розвитку зернового господарства і кормовиробництва значною мірою пов'язана з виведенням нових сортів зернових і кормових культур. Для районів Полісся і Лісостепу необхідні скоростиглі сорти зернових, стійкі до холоду, вилягання, хвороб, внутрішньостеблових шкідників, проростання зерна на рослині, підвищеної кислотності ґрунту.

Для лісостепової та степової зони необхідні середньостиглі, середньопізні та швидкостиглі сорти з високою якістю зерна, стійкі до посухи, хвороб, шкідників, вилягання та типу ґрунту.

Асортимент сортів зернових культур значною мірою визначають набір технологій їх вирощування і відповідно об'єми застосування добрив, меліорантів, пестицидів та ретардантів.

Великі можливості є в розширенні асортименту кормових культур, у тому числі інтродукції нових видів. Ускладнення агроценозів, розвиток складних ценозів -- одна із перспектив екологізації землеробства і підвищення його стабільності.

Размещено на Allbest.ru