вивчити вплив різних способів внесення добрив на продуктивність рослин цукрових буряків та активність процесів цукронакопичення;

встановити економічну, агрохімічну та енергетичну ефективність використання добрив.

Об'єкт досліджень: агрохімічні процеси в лучно-чорноземному карбонатному ґрунті, окремі фізіологічні та біохімічні процеси в рослинах цукрових буряків ,інтенсивність їх проходження за використання добрив.

Предмет досліджень: окремі показники родючості лучно-чорноземного карбонатного ґрунту, фізіолого-біохімічних процесів у рослинах цукрових буряків гібриду Український ЧС-70, параметри ефективного використання добрив.

Методи досліджень: польові, лабораторні та статистичні за загальноприйнятими в агрохімії методиками.

Наукова новизна отриманих результатів. Встановлено вплив двадцятирічного застосування органічних і мінеральних добрив на динаміку вмісту гумусу та різних за доступністю сполук азоту і калію в лучно-чорноземному ґрунті, що стало основою еколого-агрохімічної оцінки останнього.

Вперше на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті вивчено вплив позакореневого підживлення рослин цукрових буряків водними розчинами калій-магнієвих нітратних солей при додаванні бору з позиції підвищення активності основних цукросинтезуючих ферментів та продуктивності культури.

Практичне значення отриманих результатів. Експериментально обґрунтовано доцільність застосування мінеральних добрив в розрахованій (№130Р70К150) на запланований (25 т/га) приріст урожаю та одинарній (№140Р180К170) нормах на фоні гною (30 т/га) на лучно-чорноземному карбонатному ґрунті Північного Лісостепу для забезпечення стабільного врожаю цукрових буряків з урахуванням агрономічних, екологічних і економічних факторів.

Встановлена висока ефективність позакореневого підживлення водними розчинами калій-магнієвих нітратних солей з мікроелементом бором через підвищення активності цукросинтезуючих ферментів на урожайність і показники якості коренеплодів. Розроблені рекомендації впроваджено на площі 50 га в сільськогосподарському виробничому кооперативі ім. Котовського Липовецького району Вінницької області.

Особистий внесок здобувача полягає в проведенні експериментальної частини досліджень, узагальненні одержаних результатів та їх статистичний обробіток, аналізі літературних джерел по темі, написанні дисертаційної роботи. Особистий внесок здобувача становить понад 90%.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та матеріали дисертаційної роботи оприлюднені та обговорені на засіданнях кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна (1999, 2001, 2002 рр.), на наукових конференціях професорсько-викладацького складу факультету агрохімії і ґрунтознавства НАУ (2000 р.) та ННІ рослинництва, ґрунтознавства і агрохімсервісу (2002 р.), 1-й Всеукраїнській конференції спілки Молодих вчених-аграріїв (2001 р., м. Київ), Міжнародній конференції молодих вчених, присвяченої 185-річчю Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва (2001 р., м. Харків), VI з'їзді Українського товариства ґрунтознавців і агрохіміків (2002 р., м. Умань ).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 7 статей у фахових виданнях, з них 1 одноосібна.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 9 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел літератури, додатків. Основний матеріал викладено друкованим текстом на 157 сторінках. Робота містить 35 таблиць, 4 рисунки, 26 додатків. Список літератури нараховує 284 джерела, у тому числі 23 латиницею.

Основний зміст роботи

У розділі подано схему основного і короткотривалого дослідів, методику польових і лабораторних досліджень, а також характеристику ґрунтово-кліматичних умов господарства.

У дослідженні було використано гібрид цукрових буряків Український ЧС-70, попередник озима пшениця , яка висівалася після багаторічних трав. Експериментальна робота виконувалась протягом 1999, 2001, 2002 рр. в тривалому досліді кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна Національного аграрного університету, розташованому у Васильківському районі Київської області. Освоєна в 1956-1958 рр. зерно-бурякова сівозміна має наступне чергування культур: багаторічні трави, озима пшениця, цукрові буряки, кукурудза на силос, озима пшениця, горох, озима пшениця, цукрові буряки, кукурудза на зерно, ячмінь з підсівом багаторічних трав. Агротехніка вирощування загальноприйнята для зони Північного Лісостепу. Ґрунт дослідної ділянки лучно-чорноземний карбонатний грубопилувато-легкосуглинковий на лісовидних суглинках. Орний шар його характеризувався такими показниками: рН водної витяжки - 7,8, вміст гумусу - 4,26%, забезпечення рухомими сполуками азоту (151 мг/кг) і фосфору (29,2 мг/кг) середнє, калієм (79,5 мг/кг) - низьке.

Використана схема досліду (табл. 1) дозволяє оцінювати екологічність та економічний ефект високих норм добрив. Поєднання різних їх видів і норм забезпечило можливість встановлення потенціалу продуктивності цукрових буряків. Органічні (гній) та мінеральні (аміачну селітру, гранульований простий суперфосфат, калійну сіль) добрива вносили під основний обробіток ґрунту. Для встановлення впливу позакореневого підживлення на урожайність та показники якості коренеплодів цукрових буряків був проведений короткотривалий дослід за схемою: 1. Без добрив (контроль); 2. Гній (30 т/га) + N70Р90К85; 3. Гній (30 т/га) + N70Р90К85 + 2 підживлення; 4. Гній (30 т/га) + N140Р180К170; 5. Гній (30 т/га) + N140Р180К170 + 1 підживлення.

Підживлення водними розчинами калій-магнієвих нітратних солей в дозі 16 кг/га (10 кг/га КNО3 + 6 кг /га Mg(NО3)2) з додаванням бору (1 кг/га Н3ВО3) проводили позакоренево перед змиканням листків в міжряддях і через три декади з робочим об'ємом рідини 600 л/га. Повторність дослідів була трикратною. Площа облікової ділянки основного досліду становила 100, короткотривалого - 50 м². Відбір і підготовку до аналізів ґрунтових і рослинних зразків здійснювали за загальноприйнятими методиками. В ґрунті рН сольової і водної витяжок визначали потенціометрично; суму ввібраних основ за методом Каппена-Гільковиця; вміст гумусу за Тюріним; загального азоту за К'єльдалем; фракційний склад сполук азоту за методом Шконде і Корольової; вміст лужногідролізованих сполук азоту за Корнфілдом; амонійного азоту фотометрично з реактивом Несслера; нітратного - іонометрично за Александровою і Губарєвою; рухомого фосфору і калію за Мачигіним; водорозчинного калію у водній витяжці та необмінно-фіксованого калію у 2н НСІ витяжці; рухомі форми свинцю, кадмію, міді та цинку в амонійно-ацетатній витяжці (рН=4,8) на атомно-адсорбційному фотометрі С-115; вологість ґрунту - гравіметричним методом. Для розрахунків балансу азоту і калію було використано і узагальнено дані А.П. Лісовала та співробітників кафедри (2000, 2002), для порівняння агрохімічних показників ґрунту за тривалого застосування добрив - дані І.У. Марчука (1979, 1980).

Таблиця 1 - Схема досліду та внесена кількість добрив в сівозміні за 1979-1999 рр.

Примітка. *Сумарна кількість добрив внесена в даному полі за дві ротації сівозміни

цукровий буряк мінеральний добриво

Фенологічні спостереження за рослинами цукрових буряків у дослідах проводили згідно з методикою, розробленою Інститутом цукрових буряків (1996). Озолення рослинного матеріалу виконували за методом К. Гінзбург та ін. з наступним визначенням азоту фотометрично з використанням реактиву Несслера; фосфору за Деніже в модифікації Левицького; калію - на полуменевому фотометрі. Вміст свинцю, кадмію, міді та цинку в рослинах визначали в 1н НNО3 витяжці після сухого озолення на атомно-адсорбційному фотометрі С-115. Визначення технологічних показників якості коренеплодів цукрових буряків проводили на лінії "Венема".

Активність ферменту сахарозофосфатсинтетази в листках рослин цукрових буряків визначали резорциновим методом після виділення його за Губером (1989). Виділення ферменту сахарозосинтетази із коренеплодів цукрових буряків проводили за методикою В.Д. Сакало (1993), його активність у реакції розщеплення сахарози визначали арсеномолібдатним методом, участь в синтезі сахарози - резорциновим методом.

Економічну оцінку ефективності використання різних норм і способів внесення добрив під цукрові буряки проводили за цінами 2002 р., енергетичну ефективність застосування добрив за методикою Ю.О. Тараріко (2001).

За погодними умовами 1999 р. відрізнявся від інших високими температурами, які в період червень-серпень переважали середньомісячну багаторічну на 2,8-8,7⁰С та значно меншою кількістю опадів. За вегетаційний період 1999 р. випало 72,4% середньої багаторічної норми. Сприятливіші умови для формування продуктивності цукрових буряків склалися у 2001р.: середньомісячні температури наближалися до багаторічних, лише в липні та серпні переважали відповідні показники на 4,5 і 5,8⁰С. Опади розподілялися нерівномірно: в червні їх кількістю становила 221% місячної норми, другий період вегетації був посушливий. Вегетаційний період 2002 р. за розподілом опадів і температур був подібним до попереднього року. Однак значна (75,9 мм) кількість опадів у вересні сприяла посиленому відростанню листків під кінець вегетації, що знизило вміст сахарози в коренеплодах при значному урожаї.

Вплив тривалого систематичного використання добрив на агрохімічні властивості лучно-чорноземного ґрунту

Результати досліджень показали, що за сумісного застосування органічних і мінеральних добрив знижувалися процеси мінералізації органічної речовини ґрунту, що уповільнювало її втрати і підтримувало вміст гумусу на більш високому рівні порівняно з контролем і показниками 1979 р.

Застосування №2155Р2405К2412 на фоні гною (260 т/га) обумовило збільшення вмісту гумусу в шарі ґрунту 0-50 см на 0,05-0,12%, 50-100 см - на 0,15-0,08% відповідно даних 1979 р. Подібні процеси з меншими кількісними змінами простежувалися у варіантах із сумісним внесенням на фоні гною (260 т/га) №1550Р1610К1615 і №1480Р1370К1561. Тривале використання гною позитивно вплинуло на вміст гумусу в ґрунті, що досліджувався на глибині 25-100 см. Однак, така система удобрення зумовила втрати органічної речовини з орного шару ґрунту порівняно з 1979 р. на 0,14%. Самостійне внесення мінеральних добрив хоча і збільшило вміст гумусу порівняно з контролем, але не сприяло його стабілізації. На цьому варіанті протягом 1979-1999 рр. встановлено зниження вмісту гумусу по всьому метровому шару ґрунту. Значні його втрати за дві ротації сівозміни були відзначені у варіанті без добрив. В орному шарі ґрунту вони становили 0,32%, що знизило запас гумусу на 9,6 т/га порівняно з 1979 р.

Внесення органічних і мінеральних добрив протягом 1979-1999 рр. позитивно вплинуло на вміст загального азоту в ґрунті (табл. 2).

Таблиця 2 - Вплив добрив на вміст азоту в лучно-чорноземному карбонатному ґрунті, мг/кг ґрунту

Примітка:

1 - 1979 р.;

2 - 1999 р.

За органічної системи удобрення (гній (260 т/га) його кількість в орному та підорному шарах ґрунту збільшилася відповідно на 12,7-11,2%, мінеральної (№1550Р1610К1615) - на 5,34-2,43%, органо-мінеральної (гній + №1550Р1610К1615) - на 16,6-15,0%. Суттєвіше (21,9-17,8%) його збільшення відмічено за внесення протягом двох ротацій сівозміни на фоні гною (260 т/га) №2155Р2405К2412. У зв'язку з перерозподілом азоту кореневою системою та неповним його використанням рослинами відбувалося накопичення азоту в нижніх (75-100 см) шарах ґрунту. Вміст мінеральної та легкогідролізованої фракцій азоту в шарі ґрунту 0-50 см відповідно становив 17,1-8,61% від загального, тоді як основна (89,2-91,5%) його кількість знаходилась у формі важко- і негідролізованих сполук.

Порівняно з показниками 1979р. максимальне (101 мг/кг) збільшення вмісту мінеральних і легкогідролізованих сполук азоту в орному шарі ґрунту відмічено у варіанті, де вносили №1550Р1610К1615, найменше (44,0 мг/кг) - за внесення гною (260 т/га). Серед варіантів з добривами вміст негідролізованих сполук азоту був найнижчим і становив 67,2% за використання №1550Р1610К1615, тоді як в контрольному варіанті - 71,7%, що свідчить про підвищення рухливості органічної речовини за тривалого внесення мінеральних добрив. Вирощування культур без застосування добрив протягом двох ротацій сівозміни спричинило зниження вмісту як легкорухливих, так і важкодоступних сполук азоту в метровому шарі ґрунту, що досліджувався.

Систематичне використання добрив обумовлювало позитивний вплив на вміст рухомих форм фосфору в лучно-чорноземному ґрунті. Сумісне внесення органічних і мінеральних добрив виявилося ефективнішим за роздільне. На початку росту цукрових буряків вміст рухомих сполук фосфору за умови застосування на фоні гною (30 т/га) одинарної (№140Р180К170) і розрахованої на запланований приріст урожаю (№130Р70К150) норм мінеральних добрив перевищував контроль відповідно на 53,5 і 65,9 мг/кг ґрунту. Позитивні тенденції в цьому аспекті відмічені за роздільного внесення гною і №140Р180К170. В ході вегетації цукрових буряків кількість рухомих сполук фосфору в ґрунті знижувалась як через винос їх рослинами, так і ретроградації в менш рухливі форми. В розподілі рухомих форм азоту і калію в ході вегетації рослин простежувалась закономірність подібна до фосфору.

Тривале систематичне застосування органічних і мінеральних добрив як окремо так і сумісно протягом двох ротацій сівозміни сприяло збільшенню вмісту водорозчинного, обмінного та в меншій мірі необмінно-фіксованого калію (табл. 3). Кількість водорозчинного калію за період 1979-1999 рр. змінилася незначно, що пов'язано із підвищеною його рухливістю і використанням рослинами. Залежно від системи і норми добрив вміст обмінно-поглинутого калію в орному та підорному шарах ґрунту, порівняно з показниками 1979 р., збільшився за органічної системи удобрення (гній (260 т/га) на 19,5-14,9%, мінеральної (№1550Р1610К1615) - на 15,7-10,9%, органо-мінеральної (гній + №1550Р1610К1615) - на 18,1-16,9%.

Застосування добрив протягом двох ротацій сівозміни обумовило підвищення вмісту необмінно-фіксованого калію, що свідчить про зростання його потенційних запасів за рахунок високої вбирної здатності ґрунту. В цьому аспекті найбільші зміни відзначені за внесення №2155Р2405К2412 на фоні гною (260 т/га). Така кількість добрив сприяла збільшенню вмісту необмінного калію в шарі 0-50 см на 94,0-93,0, 75-100 см - на 96,0-91,0 мг/кг ґрунту порівняно з показниками 1979 р. та на 15,6-16,0 і 18,5-15,2 мг/кг ґрунту відносно контролю. Зміна вмісту цієї форми калію в шарі ґрунту 50-75 см як по відношенню до контролю, так і до показників 1979 р. пов'язана із перерозподілом в ньому мулуватої фракції, яка має найвищу фіксуючу здатність, а також із використанням частини необмінного калію верхніх горизонтів активною кореневою системою рослин в процесі живлення. Протягом двох ротацій сівозміни без добрив відбулося збіднення метрового шару ґрунту на необмінно-поглинуті сполуки калію в кількості 25,0-13,0 мг/кг ґрунту порівняно з вихідним їх вмістом. Це вказує на калійне виснаження останнього внаслідок переходу його в більш рухомі форми і виносу рослинами.

Таблиця 3 - Вплив добрив на вміст калію в лучно-чорноземному карбонатному ґрунті, К2О мг/кг ґрунту

Примітка:

1 - 1979 р.;

2 - 1999 р.

Незважаючи на підвищення вмісту рухомих сполук азоту і калію у варіантах з добривами, порівняння статей їх надходження і витрат показало, що найбільш сприятливі умови для стабілізації живлення рослин склалися у варіантах із насиченням сівозміни на фоні гною (13 т/га) 252 та 375 кг/га NРК. За цього баланс азоту становив +18,5-32,0 кг/га, калію - +49,0-80,0 кг/га відповідно. Спільне застосування з насиченням на 1 га гною (13 т) і 221 кг NРК забезпечило позитивний (31,0 кг/га) баланс калію за негативного (-3,00 кг/га) по азоту. В інших варіантах відмічено дефіцит цих елементів, який досяг значних (-72,9 кг/га азоту та -77,0 кг/га калію) розмірів за тривалого вирощування культур сівозміни без внесення добрив.

Формування врожаю коренеплодів і гички знаходиться в чіткій залежності від системи удобрення (табл. 4). Застосування гною (30 т/га) в середньому за роки досліджень забезпечило врожайність коренеплодів та гички на рівні 28,4 і 22,3 т/га, що на 19% і 24% перевищувало контроль, тоді як за внесення №140Р180К170 приріст урожаю перших становив 18,8 т/га або 179%, а гички - 17,7 т/га або 198%. Більш ефективним, в цьому аспекті, було сумісне використання органічних і мінеральних добрив. Розрахункова норма мінеральних добрив (№130Р70К150), внесена на фоні гною (30 т/га), в середньому за роки досліджень, забезпечила отримання приросту врожаю на рівні запланованого 25,4 т/га. У варіантах, де застосовували одинарну (№140Р180К170) та півтори (№210Р270К255) норми мінеральних добрив на фоні гною (30 т/га) прирости врожаю зростали в 2,1-2,4 рази до контролю (без добрив).

Позакореневе підживлення рослин цукрових буряків на лучно-чорноземному ґрунті порівняно з варіантами основного удобрення було ефективнішим за умови дворазового його проведення по помірній (№70Р90К85) нормі добрив, яка вносилась на фоні гною (30 т/га) безпосередньо під цукрові буряки. За цього врожайність коренеплодів досягала 49,4 т/га, що на 7,4 т/га перевищувало аналогічний варіант без підживлення і на 25,6 т/га контроль.

Продуктивність цукрових буряків обумовлюється не лише величиною врожаю, але і його якістю (табл. 5). Підвищення доз мінеральних добрив на фоні гною зумовлювало зниження цукристості (r= -0,91+0,20) та підвищення вмісту "шкідливих" нецукрів (r=0,94+0,17) в коренеплодах. У фазу технологічної зрілості у варіанті, де на фоні гною (30 т/га) застосовували №210Р270К255 їх вміст відповідно становив 16,3% та 13,7 мг-екв, тоді як на контролі - 18,3% і 9,81 мг-екв. Дослідження показали, що приріст технологічного збору цукру (3,18 т/га) у варіанті за внесення півтори (№210Р270К255) норми мінеральних добрив на фоні гною за рахунок зниження показників якості був отриманий на рівні варіанту із розрахунковою (№130Р70К150) нормою, оскільки зниження вмісту сахарози (1,20%) та підвищення вмісту б-амінного азоту і розчинної золи (0,30 і 1,31 мг-екв) в останньому було найменшим порівняно з контролем.

За рахунок вищої продуктивності коренеплодів цукрових буряків у варіантах із одно- і дворазовим підживленням по одинарній (№140Р180К170) та помірній (N70Р90К85) нормах добрив, що внесені на фоні гною, отримано найвищий (3,35 і 3,86 т/га) приріст технологічного збору цукру, тоді як у відповідних варіантах основного внесення - 3,22 і 2,13 т/га. Таким чином, результати досліджень свідчать про доцільність проведення позакореневого підживлення як додаткового заходу для покращення якості коренеплодів.

Таблиця 4 - Вплив норм і способів внесення добрив на врожайність коренеплодів і гички цукрових буряків, т/га

Таблиця 5 - Вплив норм і способів застосування добрив на технологічні показники якості коренеплодів цукрових буряків (середнє за 1999, 2001, 2002 рр.)

Продуктивність цукрових буряків тісно пов'язана з метаболізмом сахарози. Рівень мінерального живлення помітно впливав на процеси цукронакопичення в рослинах (табл. 6).

Рекомендації виробництву