Біологічна активність і азотний фонд лучно-чорноземного ґрунту Андрушівського природно-сільськогосподарського району та їх зміни під впливом ґрунтозахисних технологій вирощування культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 631.4: 551.12.477:635.07

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ І АЗОТНИЙ ФОНД ЛУЧНО-ЧОРНОЗЕМНОГО ГРУНТУ АНДРУШІВСЬКОГО ПРИРОДНО-СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО РАЙОНУ ТА ЇХ ЗМІНИ ПІД ВПЛИВОМ ГРУНТОЗАХИСНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ВИРОЩУВАННЯ КУЛЬТУР

06.01.03 - агроґрунтознавство і агрофізика

ВОРОБЕЙ Ігор Іванович

Київ-1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному аграрному університеті

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук,

академік УЕАН

Шикула Микола Кіндратович,

Національний аграрний університет,

професор кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук,

Стрельченко Володимир Петрович

Українська агроекологічна академія,

в.о. професора кафедри ґрунтознавства і землеробства

кандидат сільськогосподарських наук,

Шевченко Іван Павлович,

Інститут землеробства УААН,

завідувач лабораторії захисту ґрунтів від ерозії

Провідна установа: Дніпропетровський державний аграрний університет, Міністерства АПК України, м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться “22” вересня 1999 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26. 004. 04 в Національному аграрному університеті за адресою: 252041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 252041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 11, навчальний корпус 10, читальний зал.

Автореферат розісланий “17”серпня 1999 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Балабайко В.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

фермент азот ґрунт мінеральний

Актуальність теми. Грунт - просторовий базис і головний засіб виробництва у сільському господарстві, тому актуальність питання збереження ґрунтового покриву, який досить часто втрачає потенційну родючість у результаті господарської діяльності людини, не підлягає сумніву.

В теперішній час розроблено цілий ряд ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які дають змогу отримувати стабільні врожаї і забезпечують ґрунтозахисний ефект, але для ефективного їх впровадження в певному регіоні необхідне досконале вивчення їх впливу на напрямок процесу ґрунтоутворення в агроценозі.

На особливу увагу заслуговує вивчення біологічної активності ґрунту, яка зумовлює процеси біохімічного перетворення органічної речовини та елементів живлення. Біологічна активність пов'язана практично зі всіма ґрунтовими режимами, а оптимальні її показники свідчать про загальне покращення умов росту і розвитку рослин. Тобто, необхідно розробити технології вирощування сільськогосподарських культур, які забезпечать біологічний стан ґрунту максимально наближений до цілинних аналогів, що, в свою чергу, дасть змогу для ведення землеробства з розширеним відтворенням родючості ґрунту.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у межах Державної науково-технічної програми 1549 “Використання вуглеамонійних солей у сільському господарстві України” завдання “Використання вуглеамонійних добрив у грунтозахисному землеробстві”.

Мета та завдання досліджень полягає у вивченні впливу ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку ґрунту, на біологічні фактори формування родючості лучно-чорноземного ґрунту, а також їх вплив на азотний фонд ґрунту і зв'язок із врожайністю цукрових буряків, озимої пшениці та гороху.

Відповідно до мети вирішувались такі завдання:

визначити активність ферментів, які приймають участь у перетворенні азоту;

вивчити зміни вмісту мінеральних форм азоту в ґрунті, під впливом мінімального обробітку;

визначити структуру азотного фонду лучно-чорноземного ґрунту в умовах ґрунтозахисних технологій;

встановити дози добрив, які забезпечать максимальний урожай і окупність одиниці поживних речовин;

визначити агрономічну та економічну ефективність ґрунтозахисних технологій;

розробити методичні рекомендації з використання ґрунтозахисних технологій вирощування цукрових буряків та озимої пшениці в умовах Андрушівського природно-сільськогосподарського району Правобережного Лісостепу України.

Наукова новизна полягає у вивченні біологічної активності та змін сполук азоту лучно-чорноземного ґрунту в умовах ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку. В умовах Андрушівського природно-сільськогосподарського району вивчено вплив ґрунтозахисних технологій на активність ферментів, які беруть участь у перетворенні азоту, а також штамів мікроорганізмів, які зумовлюють синтез-розклад азотовмісних органічних речовин. Встановлено, що технології, які базуються на мілкому плоскорізному обробітку мають перевагу перед технологіями з оранкою за впливом на біоту ґрунту і не погіршують забезпечення рослин азотом.

Практичне значення одержаних результатів полягає у вдосконаленні ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку ґрунту.

Особистий внесок здобувача. Автор брав безпосередню участь у постановці програми, розробці методики, закладенні та проведенні польових досліджень, узагальненні літературних матеріалів, виконанні лабораторних аналізів та статистичній обробці результатів. Основні наукові положення та висновки отримані особисто дисертантом.

Апробація роботи. Результати досліджень доповідались на наукових конференціях професорсько-викладацького складу та аспірантів Національного аграрного університету (1998-99 рр.).

Публікація результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано 7 наукових праць.

Структура і обєм роботи. Дисертаційна робота включає в себе: вступ, 6 розділів, висновки, додатки Вона викладена на 146 сторінках машинописного тексту, включає 56 таблиць, 8 рисунків. Список використаної літератури налічує 173 найменувань, з них 23 на іноземних мовах.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Обєкт, умови і методика проведення досліджень. Дослідження проводились у 1996-98 рр. в стаціонарному досліді Національного аграрного університету, який закладено в 1995 р. у КСП “Сокільча” Попільнянського району Житомирської області

Дослід закладений на лучно-чорноземному вилугуваному грубопилувато-легкосуглинковому на лесовидному суглинку підстеленому давньоалювіальними відкладами грунті, який залягає на надзаплавній терасі річки Унава, схил ділянки менше 1⁰ і за крутизною є типовим для даного рельєфу, який представлений широкохвилястою рівниною з невеликим перепадом висот. Гранулометричний склад ґрунту однорідний по профілю. Містить в середньому 15% мулу і близько 28% піску. Решта часток - пилуваті, з яких: крупного пилу - 46,9, середнього - 6,9, дрібного - 2,8%. Щільність оптимальна для більшості культур і становить 1,12 г/см³, та дещо збільшується у нижньому перехідному горизонті (1,31 г/см³). Загальна пористість 60,3%.

Вміст гумусу в орному шарі становив 3,9±0,03, в підорному 3,2±0,04%, реакція ґрунтового розчину слабко-кисла. В орному шарі рH (Н₂О)=6,0, гідролітична кислотність ґрунту - 1,32, сума увібраних основ становить 23,1 мг-екв/100 г ґрунту, а ступінь насиченості основами 94,5%.

Забезпеченість азотом сполук, які легкогідролізуються, за Тюріним і Кононовою - висока, рухомими фосфатами та обмінним калієм за Чириковим - середня.

Дослід НАУ має два варіанти систем обробітку ґрунту і дев'ять варіантів удобрення. Вивчалось чотири варіанти - де використовувалась аміачна селітра.

В дослідженнях проводилось порівняльне вивчення агрономічної і економічної ефективності технологій вирощування цукрових буряків, гороху та озимої пшениці:

1. Традиційної, яка базується на полицевій оранці.

2. Ґрунтозахисної, яка базується на мінімальному плоскорізному обробітку (до 12 см).

На фоні яких вивчались чотири системи удобрення (кількість добрив на 1 га сівозмінної площі)

Без добрив (контроль)

Гній 12 т/га + Р₄₅К₄₅ - фон (під цукрові буряки 40 т/га + Р₄₅К₄₅, під озиму пшеницю та горох - Р₄₅К₄₅)

Фон + N₃₀

Фон + N₆₀

Варіанти розміщувались - методом розщеплених блоків, розмір посівної ділянки 6х22=132, облікової - 100м². Повторність досліду триразова. Досліджувані культури: цукровий буряк сорту - “Слов'янський-94”; горох сорту - “Аграрій”; озима пшениця сорту - “Поліська-93”.

Метеорологічні умови різнились залежно від року. Середня температура становила 6,4 (1996р.), 6,9 (1997р.) та 7,6⁰С (1998р.) при середньобагаторічному показнику 6,5⁰С. У 1996-97 рр. найхолодніший місяць січень (-10,9; -6,8), у 1998 р. - грудень (-6,2⁰С). Найвищі середньомісячні температури мали місце у 1996 р. в серпні (+18,4⁰С), 1997 р. - в липні (+18,3⁰С), 1998 р. - в червні (+19⁰С).

За сумою опадів роки досліджень майже не різнились між собою, проте остання значно перевищувала середньобагаторічну норму, яка становить 549 мм. По місяцях спостерігались значні відхилення суми опадів як по роках досліджень, так і порівняно з багаторічними даними.

Змішані з 7-10 індивідуальних проб зразки ґрунту відбирались три рази за період вегетації: третя декада квітня, перша декада липня, перша декада вересня. Глибина відбору зразків - 0-15 і 15-30 см, в яких визначались: рН водний та окисно-відновний потенціал (в польвих умовах) потенціометрично; нітрифікаційна здатність за Кравковим; амонійний азот з реактивом Несслера, нітратний азот за допомогою іонселективних електродів; загальний азот за К'єльдалем; азот сполук, які легко гідролізуються, за Тюріним і Кононовою; форми азоту за Шконде і Корольовою; активність уреази та протеаз за методами, описаними в посібнику “Современные методы химического анализа почв и растений” (1984). Чисельність мікроорганізмів визначали методом висівання грунтової суспензії на щільні поживні середовища: кількість целюлозорозкладаючих мікроорганізмів рахувалась на середовищі Гетчинсона з клітковиною; синтезуючих полісахариди - на середовищі Мартіна; синтезуючих меланіни - на середовищі Чапека при рН=5.0; розкладаючих гумати - на середовищі з гуматом натрію; педотрофів - на грунтовому агарі. Кількість мікроорганізмів перераховувалась на 1 г сухого ґрунту з урахуванням його вологості. Інтенсивність розкладення клітковини визначали по зменшенню маси фільтрувального паперу після 30-добової експозиції і виражали в % від вихідної маси.

Статистична обробка результатів здійснювалась на персональному комп'ютері з допомогою програми “Agrostat”.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Біологічна активність лучно-чорноземного ґрунту була досить динамічною і змінювалась протягом періоду вегетації. Протягом 1996-98 рр. в шарі ґрунту 0-15 см при застосуванні мінімального обробітку влітку активність протеаз підвищувалась на 12,0-15,8, на оранці - на 7,4-15,9 мг/кг, а восени зафіксоване зниження відповідно на 6,9-10,3 та 10,0-16,5 мг/кг. В шарі 15-30 см динаміка була аналогічною, тобто підвищення протеазної активності на 10,1-16,2 і 10,4-17,3 влітку та зниження на 8,7-12,1 і 10,1-16,6 мг/кг ґрунту восени.

Глибина загортання органічних добрив та пожнивних решток зумовлює зміну активності протеаз в шарах ґрунту 0-15 та 15-30 см. Застосування мінімального обробітку (табл.1) зумовлює підвищення активності протеаз на 8-37 в шарі ґрунту 0-15, і зниження на 47-56% в шарі 15-30 см, а в горизонті 0-30 см спостерігається зниження на 3-19%. Найбільше зниження відносно оранки мало місце в 1996 р. (11-39%). В 1997 р. на варіанті без удобрення зниження не зафіксоване, а на удобрених фонах воно становило 10-12%. У 1998 р. без добрив активність протеаз на мінімальному обробітку дорівнювала активності при оранці, а на варіантах з добривами поверхневий обробіток знижував даний показник на 2-9%. Тобто з кожним наступним роком застосування мінімального обробітку, зниження активності протеаз відносно оранки має меншу величину. Це дає змогу зробити припущення, що довгострокове застосування ґрунтозахисних технологій, які базуються на мінімальному обробітку зумовить підвищення активності протеаз в орному шарі лучно-чорноземного ґрунту.

Протягом 1996-98 рр. активність уреази в шарі 0-15 см влітку підвищувалась на 3,5-17,5 при технології з полицевою оранкою та на 14,6-20,8% при технологіях, з мінімальним обробітком і знижувалась восени відповідно на 3,4-21 та 13-21%. В шарі 15-30 см при використанні мінімального обробітку активність уреази підвищувалась на 13-34 влітку і знижувалась на 15-22% восени. При використанні оранки без добрив навесні та влітку активність уреази була на одному рівні, і знижувалась до осені. На варіантах з добривами спостерігалась тенденція до зниження її влітку і підвищення восени.

Таблиця 1 - Вплив технологій вирощування сільськогосподарських культур на показники біологічної активності лучно-чорноземного ґрунту, 1996-98 рр.

	Різноглибинна оранка	Мінімальний обробіток
Шар ґрунту,см	активність протеаз, мг/кг N-NH2	активність уреази, мг/кг N-NH4	нітрифікаційна здатність, мг/кг N-NO3	целюлозолітична активність,%	активність протеаз, мг/кг N-NH2	активність уреази, мг/кг N-NH4	нітрифікаційна здатність, мг/кг N-NO3	целюлозолітична активність, %
Без добрив (контроль)
0-15	51,2	11,1	9,0	-	70,1	13,6	10,7	-
15-30	70,7	12,9	14,4	-	48,1	11,2	8,4	-
0-30	60,9	12,0	11,7	31,0	59,1	12,4	9,5	27,3
12 т гною +Р45К45 на 1 га сівозміни - фон
0-15	71,7	11,5	12,9	-	79,7	13,7	11,5	-
15-30	84,3	14,5	15,8	-	54,8	12,2	8,8	-
0-30	78,0	13,0	14,3	28,2	67,2	13,0	10,1	32,0
Фон +N30
0-15	78,3	13,3	11,6	-	84,2	14,5	10,5	-
15-30	89,8	15,6	14,1	-	61,1	12,2	8,7	-
0-30	84,1	14,5	12,9	30,0	72,6	13,4	9,6	32,2
Фон+N60
0-15	79,8	12,9	14,6	-	85,7	15,2	14,7	-
15-30	95,7	15,6	16,5	-	61,5	12,5	9,3	-
0-30	87,8	14,4	15,5	26,9	73,6	13,9	12,0	39,6

Застосування мінімального обробітку (див. табл.1) підвищило активність уреази в шарі ґрунту 0-15 см на 9-20 відносно оранки і знижувало на 15-28% в шарі 15-30 см. Уреазна активність шару 0-30 см майже однакова при обох способах обробітку, проте у варіанті фон+N₃₀ зафіксовано підвищення на 8,2% при оранці. Отже, мінімальний обробіток підвищує активність уреази в шарі ґрунту 0-15 і знижує у шарі 15-30 см. Його застосування не зумовило зниження уреазної активності шару 0-30 см в більшості варіантів з добривами, що свідчить про відсутність біологічних чинників щодо погіршення забезпечення рослин азотом амонію при впровадженні ґрунтозахисних технологій вирощування культур.

Застосування ґрунтозахисних технологій, порівняно з технологіями, які базуються на полицевій оранці зумовило зниження нітрифікаційної здатності у нижній частині оброблюваного шару на 62-80%. У верхній частині нітрифікаційна здатність ґрунту на варіантах з мінімальним обробітком підвищується на 10-19% (див. табл.1). Дане явище пов'язане з перерозподілом рослинних решток і органічних добрив. За мінімального обробітку основна їх маса сконцентрована у верхній частині орного шару (0-15 см), що є чинником підвищеної нітрифікаційної здатності. На варіантах з полицевою оранкою більша частина енергетичного матеріалу надходить до шару 15-30 см, що зумовлює посилення нітрифікаційної здатності даного горизонту.

Застосування мінімального обробітку знизило нітрифікаційну здатність 0-30 см шару лучно-чорноземного ґрунту на 23-42% порівняно з технологіями, які базуються на полицевій оранці.

Без застосування добрив мінімальний обробіток викликає зниження інтенсивності руйнування клітковини в шарі ґрунту 0-30 см порівняно з оранкою на 11,9%. В той час як на фоні гною з мінеральними добривами підвищення становить 7-47% (див. табл.1).

На фоні оранки, добрива знижували інтенсивність руйнування целюлози. На нашу думку, дане явище пов'язане із збільшенням глибини загортання добрив (15 см), а целюлозолітичну активність в основному зумовлюють аеробні мікроорганізми кількість яких на такій глибині незначна.

Застосування мінімального обробітку (табл.2) зумовлює підвищення кількості педотрофних організмів в орному шарі на 16-48%, з максимумом на варіанті з внесенням 12 т гною+Р₄₅К₄₅ на 1 га сівозміни. Внесення N₃₀ і N₆₀ на фоні гною та мінеральних фосфору і калію сприяє росту численності педотрофів лише за умов різноглибинного полицевого обробітку, при мінімалізації глибини розпушування зміни їх кількості не зафіксовано

Кількість мікроорганізмів, які розкладають гумати, не мала чіткої залежності від способу обробітку ґрунту. Без добрив мінімальний обробіток зумовив зниження їх чисельності, а на удобрених фонах - підвищення (див. табл.2).

Мікроорганізми, які синтезують полісахариди, потерпали змін під впливом обробітку ґрунту, добрив та погодних умов року. Найвища їх кількість спостерігалась при вирощуванні цукрових буряків (1996).

Гній, внесений сумісно з фосфорними і калійними мінеральними добривами (фон) збільшував кількість мікроорганізмів, які синтезують полісахариди, на 16 (оранка) та 7% (мінімальний обробіток) (див. табл.2). На варіантах фон+N₃₀, фон+N₆₀ спостерігалось несуттєве підвищення, або зниження на 24-27% відносно фону .

Отже, внесення мінерального азоту в дозах N₃₀ та N₆₀ на фоні 12 т гною+Р₄₅К₄₅ на 1 га сівозміни зумовлює зменшення кількості мікроорганізмів, які синтезують полісахариди в орному шарі. Мінімальний обробіток сприяв підвищенню їх кількості незалежно від внесених добрив.

Таблиця 2 - Вплив технологій вирощування сільськогосподарських культур на чисельність мікроорганізмів у лучно-чорноземному ґрунті, 1996-98 рр.

	Мікроорганізми, які приймають участь у розкладенні гумусових речовин	Мікроорганізми, які приймають участь у синтезі гумусових речовин
Обробіток ґрунту	педотрофні, млн/1г	розклад гуматів, тис/1г	синтез полісахаридів, млн/1г	синтез меланінів, тис/1г
Без добрив (контроль)
Оранка	8,9	11,0	4,9	10,9
Мінімальний обробіток	11,5	10,6	5,9	10,1
12 т гною + Р45К45 на 1 га сівозміни - фон
Оранка	9,5	11,3	5,7	10,9
Мінімальний обробіток	14,1	11,7	6,3	10,3
Фон+ N30
Оранка	11,1	11,6	4,9	11,5
Мінімальний обробіток	12,9	13,2	6,6	11,2
Фон+N60
Оранка	12,0	14,0	4,8	13,7
Мінімальний обробіток	14,6	13,9	5,1	8,9

Застосування мінімального обробітку особливо у поєднанні з азотом у дозі N₆₀ зумовлює зменшення кількості мікроорганізмів, які приймають участь у синтезі меланінів у 0-30 см шарі до 54% порівняно з оранкою. При застосуванні оранки, внесення гною сумісно з фосфорними, калійними, та азотними мінеральними добривами в дозах N₃₀, N₆₀ збільшувало кількість даних організмів відносно контролю.

Розвиток мікроорганізмів у ґрунті залежить від окисно-відновних умов. Визначено реакцію ґрунтового розчину та окисно-відновний потенціал ґрунту, який влітку підвищувався на 54-172 відносно весни і знижувався на 71-183 мВ восени. Показник рН водного мав обернену до показників ОВП динаміку: знижувався влітку і підвищувався восени. В середньому за три роки ґрунтозахисні технології, які базуються на мінімальному обробітку, зумовили тенденцію до зниження величини ОВП та рН водного, однак зменшення не перевищує 5%.

Використання ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку ґрунту, вплинуло на накопичення нітратів в шарах 0-15 та 15-30 см. В шарі ґрунту 0-15 см мінімальний обробіток зумовлював підвищення вмісту нітратного азоту порівняно з оранкою на 4-21 і, в той же час, зменшував їх кількість на 61-77% у шарі 15-30 см. В середньому, при використанні технологій, які базуються на полицевій оранці в шарі ґрунту 0-30 см кількість нітратного азоту була вищою ніж при використанні ґрунтозахисних технологій на 15-25%. (контроль-24; фон-25; фон+N₃₀-15; фон+N₆₀-22 %).

Під впливом обробітку ґрунту та удобрення змінювалась кількість увібраного амонію. В шарі ґрунту 0-15 см при мінімальному обробітку в залежності від умов року кількість амонійного азоту була на 8-110% вища ніж на аналогічних варіантах з оранкою. В шарі 15-30 см оранка зумовлювала збільшення на 3-96%.

Трирічне застосування обробітку ґрунту без обертання скиби на глибину до 12 см підвищує вміст увібраного амонію в шарі ґрунту 0-15 см відносно оранки на 32-55 і в той же час знижує на 30-72% у шарі 15-30 см.

В шарі ґрунту 0-30 см без внесення добрив в середньому за 1996-98 рр. при використанні мінімального обробітку зафіксовано підвищення вмісту увібраного амонію на 14, а при внесенні 12 т гною + Р₄₅К₄₅ на 1 га сівозміни на 7%. В той час внесення 30 і 60 кг/га азоту на фоні 12 т гною + Р₄₅К₄₅ зумовило зниження кількості амонійного азоту відносно оранки на 4-12%.

Використання мінімального обробітку ґрунту зумовило у 1996 р. зміни у кількості азоту сполук, які легкогідролізуються. В шарі 0-15см зафіксовано підвищення на 3,3-6,4, а у шарі 15-30 см - зниження на 1,5-12,5% їх вмісту. У 1997-98 рр диференціація поглиблювалась: підвищення в шарі ґрунту 0-15 см становило 1,2-8,0 та 12,4-20,8%, в той час в шарі 15-30 см мало місце зменшення на 30-45 і 14-24%. Отже, мінімальний обробіток зумовлював підвищення відносно оранки вмісту сполук азоту, які легкогідролізується в шарі ґрунту 0-15 см на 18-21 і зниження у шарі 15-30 см - на 5-10%.

Обробіток впливав на структуру азотного фонду ґрунту. Мінімальний обробіток зумовив тенденцію до збільшення відносно оранки частки мінерального азоту на 0,2-0,3, та азоту сполук, які легкогідролізуються (0,1-0,3%) в шарі ґрунту 0-15 см. В шарі ґрунту 15-30 см частка даних сполук збільшується при застосуванні оранки на 0,4-0,8 і 0,5-0,9 % (табл.3).

Таблиця 3 - Вплив технологій вирощування сільськогосподарських культур на азотний фонд лучно-чорноземного ґрунту, 1996-98 рр.

		Азот, мг/кг
Система обробітку ґрунту	Шар ґрунту, см	загальний	мінеральний	сполуки, які легкогідролізуються	сполуки, які важкогідролізуються	сполуки, які не гідролізуються
Без добрив (контроль)
	0-15	2007	17,5	67,6	222	1700
Полицева	15-30	1989	25,2	72,3	227	1665
оранка	0-30	1998	21,4	69,9	225	1682
	0-15	2017	23,3	74,4	234	1685
Мінімальний	15-30	1981	17,1	60,6	202	1701
обробіток	0-30	1999	20,2	67,5	218	1693
12 т/га гною + Р45К45 на 1 га сівозміни - фон
	0-15	2030	20,9	71,7	245	1692
Полицева	15-30	1999	27,3	75,5	266	1630
оранка	0-30	2015	24,1	73,6	256	1661
	0-15	2040	24,8	78,0	238	1699
Мінімальний	15-30	1986	17,6	63,3	210	1695
обробіток	0-30	2013	21,2	70,7	224	1697
Фон+N30
	0-15	2032	22,5	74,9	241	1694
Полицева	15-30	2000	33,0	78,7	260	1628
оранка	0-30	2016	27,8	76,8	250	1661
	0-15	2040	27,1	79,4	255	1679
Мінімальний	15-30	1989	18,3	61,9	221	1688
обробіток	0-30	2015	22,7	70,7	238	1684
Фон+N60
	0-15	2035	26,2	78,3	244	1687
Полицева	15-30	2002	35,0	79,1	278	1610
оранка	0-30	2019	30,6	78,7	261	1649
	0-15	2042	31,8	80,0	255	1675
Мінімальний	15-30	1995	18,9	61,8	222	1692
обробіток	0-30	2019	25,3	70,9	235	1688

Азотний фонд лучно-чорноземного ґрунту залежав від способу обробітку та удобрення і складався на 82-85% із сполук, які не гідролізуються; 11-13 - сполук, які важкогідролізуються; 3,4-3,9% - частка сполук, які легкогідролізуються, а вміст мінеральних сполук азоту, які безпосередньо доступні рослинам становив 1-1,5%.

В шарі ґрунту 0-30 см при оранці виражається тенденція до збільшення мінерального азоту на 0,1-0,3% та азоту сполук, які легкогідролізуються (на 0,1-0,4), а також сполук, які важкогідролізуються (на 0,4-1,6%) порівняно з мінімальним обробітком. Коливання вмісту сполук азоту, що не гідролізуються (0,6-1,9%) при вмісті загального азоту вище за 1600 мг/кг, ми вважаємо несуттєвим.

Регресійний аналіз експериментальних даних показав, що існує кореляційна залежність між активністю протеаз та вмістом сполук азоту, які легкогідролізуються (r=0,6120,169), активністю уреази і вмістом увібраного амонію (r=0,6650,159), а також нітрифікаційною здатністю і вмістом азоту нітратів (0,8180,123).

Виявлено зв'язок між кількістю мікроорганізмів, які приймають участь у розкладанні гуматів і вмістом азоту нітратів (r=0,7050,151). На нашу думку, при розкладі гуматів вивільнений азот нітрифікується внаслідок чого в ґрунті зявляються нітратні сполуки, які можуть використовуватись рослинами, або мігрувати по профілю ґрунту.

Кількість педотрофних мікроорганізмів корелювала з величиною окисно-відновного потенціалу (r=0,6010,170), що підтверджує залежність чисельності певних штамів мікроорганізмів у грунті від окисно-відновних умов.

За роки досліджень мінімальний обробіток зумовив підвищення урожаю зерна озимої пшениці на 0,6-2,7 ц/га (табл.4). Найвищі прирости мали місце на варіантах: контроль (2,7 ц/га) і фон+N₃₀ (2,4 ц/га).

Добрива підвищували урожайність озимої пшениці незалежно від способу обробітку ґрунту. При оранці, внесення 12 т гною+Р₄₅К₄₅ на гектар сівозмінної площі підвищили урожайність на 31%, а при мінімальному обробітку на 25%. Внесення на фоні гною N₃₀, підвищувало врожайність на 46% відносно контролю та 12% відносно фону при оранці і відповідно на 41 та 16% при застосуванні ґрунтозахисного обробітку. На варіанті фон+N₆₀ приріст зерна при застосуванні оранки підвищувався на 74 відносно контролю, 36 - фону та 19%- фон+N₃₀, на мінімальному обробітку підвищення було 59, 27 і 13% відповідно.

Отже, застосування мінімального обробітку при вирощуванні озимої пшениці зумовлює підвищення врожаю зерна на 0,6-2,7 ц/га, в той час прибавки від добрив відносно контролю на оранці були на 6-15% більшими.

Урожайність цукрових буряків (див. табл. 4) змінювалась в більшій мірі під впливом метеорологічних умов року та кількості внесених добрив і в меншій мірі способу обробітку ґрунту. Найвища урожайність цукрових буряків мала місце у 1998, найменша - у 1996 р., що зумовлено сухим і жарким травнем, завдяки чому сходи зявились лише у першій декаді червня.

Таблиця 4 -Урожайність сільськогосподарських культур у стаціонарному досліді НАУ в КСП “Сокільча”, 1996-98рр.

Обробіток	Варіант	Озима пшениця, ц/га	Цукрові буряки, ц/га
ґрунту	удобрення	1996	1997	1998	середнє	1996	1997	1998	середнє
Оранка:	контроль	24,7	26,4	24,6	25,2	210	210	352	257
озима пшениця 23-25см	фон	28,0	32,7	38,1	32,9	307	300	388	332
цукрові буряки 28-30см	фон+N30	30,3	36,4	44,9	36,9	337	358	400	365
	фон+N60	37,0	43,4	51,2	43,9	360	356	430	382
	контроль	27,0	28,6	28,1	27,9	219	211	353	261
Мінімальний обробіток	фон	29,3	35,0	40,7	35,0	303	311	390	335
на 10-12 см	фон+N30	32,6	37,8	47,4	39,3	335	350	406	364
	фон+N60	35,7	44,0	53,7	44,5	361	360	426	382
НІР 05 ц/га	обробіток	2,1	1,0	1,5		21,3	22,4	15,2
	удобрення	1,3	0,8	1,3		27,5	30,4	21,9

Добрива підвищували урожайність цукрових буряків незалежно від способу обробітку. При їх застосуванні на оранці підвищення врожайності становило 29 (фон), 42 (фон+N₃₀) та 49% (фон+N₆₀) і при мінімальному обробітку на 28, 39 та 46% відповідно.

Внесення N₃₀ на фоні гною+РК підвищує збір коренеплодів відносно фону на 11-13%. Підвищення дози азоту до N₆₀ зумовлює підвищення на 18-20 відносно фону і 7% відносно фону +N₃₀.

Протягом 1996-98 рр. грунтозахисна технологія, яка базується на мінімальному обробітку не зумовила суттєвого зниження або підвищення збору коренеплодів порівняно з технологією на полицевій оранці.

Економічний аналіз показав, що ґрунтозахисні технології вирощування озимої пшениці та цукрових буряків, які базуються на мінімальному обробітку, в перші роки впровадження на лучно-чорноземному грунті виявили тенденцію до підвищення рівня рентабельності та зниження собівартості основної продукції. Добрива зумовлювали підвищення собівартості, але, на нашу думку, це зумовлено порушенням парітету цін на добрива та продукцію рослинництва.

ВИСНОВКИ

1.Технології вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку ґрунту, активізують біологічні процеси в лучно-чорноземному вилугуваному ґрунті, що проявляється у підвищенні целюлозолітичної та ферментативної активності в 0-15 см шарі, збільшенні кількості деяких штамів мікроорганізмів, максимальна кількість яких розміщується у верхній частині орного шару, з глибиною їх чисельність знижується.

2.Сприятливо впливають на ферментативну активність та біоту ґрунту органічні добрива, за рахунок яких активність протеаз підвищується на 14-28, уреази на 5-8, нітрифікаційна здатність на 5-31% та суттєво змінюється кількість мікроорганізмів.

3.Застосування мінімального обробітку сприяє зниженню на 23-42% нітрифікаційної здатності в орному шарі лучно-чорноземного ґрунту.

4.Вплив систем обробітку на мікрофлору ґрунту неоднозначний: оранка обумовлює розвиток мікроорганізмів, які синтезують меланіни, а мінімальний - педотрофних мікроорганізмів, та тих, що синтезують полісахариди. У варіанті без добрив кількість мікроорганізмів, які розкладають гумати підвищувалась на оранці, а з добривами - на мінімальному обробітку.

5.У складі азотного фонду лучно-чорноземного вилугуваного ґрунту переважають надзвичайно стійкі фракції що не приймають участі у живленні рослин: сполуки, які важко- та негідролізуються - до 95,6% . Мінеральний азот та азот сполук, які легкогідролізуються відповідно становлять 1,-1,5 та 3,4-3.9%.

6.Мінімальний обробіток порівняно з оранкою, зумовлює зниження кількості нітратного азоту на 25 та на 8% сполук азоту, які легкогідролізуються. Вплив обробітку ґрунту на вміст увібраного амонію залежав від кількості внесених добрив.

7.Грунтозахисні технології вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку, зумовлюють більш виражену диференціацію оброблюваного шару ґрунту за вмістом мінеральних сполук азоту, а також сполук, які легко- та важкогідролізуються, і активністю ферментів, з підвищенням показників в шарі 0-15 і зниженням в 15-30 см.

8.Спостерігалась сезонна динаміка вмісту сполук азоту, активності ферментів та фізико-хімічних показників (окрім загального азоту). Активність протеаз, уреази, величина ОВП, кількість увібраного амонію та сполук азоту, які легкогідролізуються, підвищувалась влітку і знижувалась восени. Нітрифікаційна здатність, реакція ґрунту і вміст нітратного азоту мали найнижчі показники влітку.

9.Виявлено звязок між активністю протеаз і вмістом сполук азоту, які легкогідролізуються (r=0,61), активністю уреази, з кількістю увібраного амонію (r=0,67), нітрифікаційної здатності та кількістю мікроорганізмів, які розкладають гумати із вмістом азоту нітратів (r=0,82 та 0,70), а також величини окисно-відновного потенціалу і кількістю педотрофних мікроорганізмів. Виведені відповідні рівняння регресії.

10.На лучно-чорноземних грунтах озима пшениця позитивно реагує на мінімальний обробіток, прирости врожаю становили 0,6-2,7 ц/га. Різні способи обробітку суттєво не впливали на врожайність цукрових буряків: мінімальний обробіток зумовлював тенденції до підвищення та зниження врожаю коренеплодів відносно оранки, однак коливання були в межах найменшої істотної різниці.

11.Економічний аналіз технологій вирощування, які базуються на мінімальному обробітку ґрунту показує, що їх застосування дозволяє знизити собівартість продукції. При цьому не знижується рентабельність вирощування цукрових буряків, а рентабельність озимої пшениці зростає (12-63%).

12.У господарствах Андрушівського природно-сільськогосподарського району рекомендується застосовувати технології вирощування озимої пшениці та цукрових буряків на основі мінімального обробітку ґрунту. Вони забезпечують приріст урожаю зерна на 0,6-2,7 ц/га, не знижують урожайності цукрових буряків і, разом з тим, забезпечують зменшення собівартості продукції та підвищення рівня рентабельності.

ПЕРЕЛІК ПРАЦЬ, ВИДАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Воробей І.І., Макарчук О.Л., Колісніченко О.М. Вплив екологічно чистих вуглеамонійних добрив на властивості лучно-чорноземного ґрунту та врожай зернових культур//Збірник наукових праць Уманської сільськогосподарської академії. - К.: Нора-прінт, 1997, - С. 117-119 (польові та лабораторні дослідження, узагальнення результатів, підготовка до друку).

Шикула М.К., Біляновська Т.М., Мельник К.К., Головко Е.А., Воробей І.І., Макарчук О.Л., Горбаченко В.М. Про перспективність використання вуглеамонійних солей у грунтозахисному землеробстві//Агрохімія і грунтознавство. Міжвідомчий науковий збірник. Частина третя. Харків, 1998, - С. 42-44 (використані результати досліджень дисертанта, підготовка до друку).

Головко Э.А., Биляновская Т.М., Воробей И.И., Макарчук О.Л., и др. Аллелопатия культурных растений в аспекте проблем агрофитоценологии//Физиология и биохимия культурных растений, 1999. Т. 31, №2. - С. 103 - 114 (аналіз літературних джерел, підготовка до друку).

Шикула М.К., Воробей І.І., Макарчук О.Л., Вітвіцький С.В., та ін. Азотний фонд лучно-чорноземного ґрунту Правобережного Лісостепу України в умовах ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур//Аграрний вісник причорномор'я. Випуск №3 (6). Частина І: Агрономія. Одеса, 1999. - С. 74-78 (польові та лабораторні дослідження, статистичний обробіток результатів, узагальнення та викладення матеріалу).

Іутинська Г.О., Біляновська Т.М., Макарчук О.Л., Воробей І.І. Вплив ВАС на гумусоутворення в ґрунтозахисному землеробстві//Відтворення родючості ґрунтів у ґрунтозахисному землеробстві. К.: ПФ“Оранта”, 1998. - С. 418-431 (проведення пьольових та лабораторних досліджень, підготовка до друку).

Воробей І.І., Макарчук О.Л., Біляновська Т.М., Горбаченко В.М., Колісніченко О.М. Вплив вуглеамонійних солей на врожайність культур в ґрунтозахисному землеробстві. Там же, - С. 444-447 (проведення польових та лабораторних досліджень, узагальнення та викладення матеріалу).

Шикула М.К., Лозенко Є.М., Воробей І.І., Макарчук О.Л., Горбаченко В.М., Колісніченко О.М. Досвід впровадження ґрунтозахисної системи землеробства в КСП “Сокільча” Попільнянського району, Житомирської області. Там же, С. 597-606 (збір матеріалів, підготовка до друку).

Воробей І.І. Біологічна активність і азотний фонд лучно-чорноземного ґрунту Андрушівського природно-сільськогосподарського району та їх зміни під впливом ґрунтозахисних технологій вирощування культур - Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогогосподарських культур за спеціальністю 06.01.03. - агрогрунтознавство і агрофізика.

Дисертація присвячена вивченню впливу ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур, які базуються на мінімальному обробітку ґрунту, на біологічні процеси та вміст сполук азоту в лучно-чорноземному вилугуваному грунті. Мінімальний обробіток підвищує біологічну активність, вміст мінерального азоту та азоту сполук, які легкогідролізуються, в шарі ґрунту 0-15 см і знижує в шарі 15-30 см. В шарі ґрунту 0-30 см - підвищується целюлозолітична активність, кількість педотрофів, та мікроорганізмів які синтезують полісахариди, в той же час пригнічується розвиток меланінсинтезуючих мікроорганізмів та нітрифікаційна здатність. В перші роки запровадження ґрунтозахисних технологій, які базуються на мінімальному обробітку, в орному шарі лучно-чорноземного ґрунту зменшується кількість доступних сполук азоту, але зниження врожайності досліджуваних культур не зафіксовано, а на озимій пшениці мало місце підвищення її відносно оранки. Застосування мінімального обробітку знижує собівартість та підвищує рівень рентабельності вирощування озимої пшениці, а також не знижує рівень рентабельності вирощування цукрових буряків і рекомендується для впровадження у Андрушівському природно-сільськогосподарському районі.

Ключові слова: обробіток ґрунту, ферментативна активність, нітрифікаційна здатність, грунтові мікроорганізми, сполуки азоту, урожайність.

Воробей И.И. Биологическая активность и азотный фонд лугово-черноземной почвы Андрушевского природно-сельскохозяйственного района и их изменение под воздействием почвозащитных технологий выращивания культур - Рукопис

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.03. - агропочвоведение и агрофизика.

Диссертация посвящена изучению влияния почвозащитных технологий выращивания сельскохозяйственных культур, которые основываются на минимальной обработке почвы, на биологические процессы и содержание соединений азота в лугово-черноземной выщелоченной почве. Исследования проводились в рамках Государственной научно-технической программы “Использование углеаммонийных солей в сельском хозяйстве Украины” на базе стационарного полевого опыта в КСП “Сокильча” Попельнянского района Житомирской области. Почвенный покров коллективного сельскохозяйственного предприятия типичный для района проведения исследований.

Минимальная обработка повышает биологическую активность и содержание минерального азота, а также азота легкогидролизующихся соединений в слое почвы 0-15 см и снижает в слое 15-30 см. В слое почвы 0-30 см - повышается целлюлозолитическая активность (на 12%), количество педотрофов (на 16-48), и микроорганизмов, которые синтезируют полисахариды (до 20), в то же время угнетается развитие меланинсинтезирующих микроорганизмов (до 54) и нитрификационная способность (на 23-42%).

Азотный фонд лугово-черноземной почвы зависел от способа обработки, а также удобрения и состоял на 82-85% из соединений, которые не гидролизуются; 11-13 - тяжелогидролизующихся соединения; 3,4-3,9% - часть соединений, которые легкогидролизуются, а содержимое минерального азота, который непосредственно доступен растениям - 1-1,5%.

В пласте почвы 0-30 см при вспашке выражается тенденция к увеличению количества минерального азота (на 0,1-0,3%), азота соединений, которые легкогидролизуются (на 0,1-0,4), а также соединений, которые тяжелогидролизуются (на 0,4-1,6%) относительно минимальной обработки. Колебание содержания соединений азота, которое не гидролизуются составило 0,6-1,9%.

Выявлена связь между активностью протеаз и содержанием легкогидролизуемых соединений азота (r=0,61), активностью уреазы и количеством поглощенного аммония (r=0,67), нитрификационной способностью и количеством гуматоразлагающих микрооррганизмов из содержанием нитратного азота. Выведены соответствующие уравнения регрессии.

В первые года внедрения почвозащитных технологий, основывающихся на минимальной обработке, в пахотном слое лугово-черноземной почвы уменьшается количество доступных соединений азота, но уменьшение урожайности исследуемых культур не зафиксировано, а на озимой пшенице имело место повышение относительно вспашки. Применение минимальной обработки уменьшает себестоимость и повышает уровень рентабельности выращивания озимой пшеницы, а также не снижает уровень рентабельности выращивания сахарной свеклы и рекомендуется для внедрения в Андрушевском природно-сельскохозяйственном районе.

Ключевые слова: обработка почвы, ферментативная активность, нитрификационная способность, почвенные микроорганизмы, соединения азота, урожайность.

I.I.Vorobey. Biological activity and nitrogen pool of a meadow-chernozemic soil from Andrushevsky natural & agricultural region as effected by conservation crop production system. - A manuscript.

A Thesis investigates the effects of Agricultural Sciences in specialty 06.01.03-Agropedology and Soil Physics.

A thesis investigates the effects of conservation crop production systems, based on minimum tillage, on biological processes and content of nitrogen compounds in a leached meadow-chernozemic soil. Minimum tillage increases soil biological activity and mineral and hydrolisable nitrogen contents in 0-15 cm layer and reduces these parameters in 15-30 cm layer of soil. Conservation crop productions systems increase soil cellulosolytic activity and the populations of pedotrophic and polysacharide-synthesizing microorganisms, but suppress the development of melanin-synthesizing microorganisms and nitrification activity in 0-30 cm layer of soil. In the first in owailable nitrogen content, which however does not reduce crop yields and even increases the yields of winter wheat as compared to conventional moldboard plowing. Minimum tillage reduces production costs and profitability of winter wheat production and does not change the profitability of sugar beet production. Therefore, it is recommended for the practice of crop production in Andrushevsky natural & agricultural region.

Key words: soil tillage, enzyme activity, energy of nitrification. Soil microorganisms, nitrogen compounds, crop yields.

Размещено на Allbest.ru

...