Продуктивність травостоїв та динаміка родючості ґрунтів при систематичному застосуванні мінеральних добрив на заплавних луках Полісся

Роль мінеральних добрив у підвищенні продуктивності лучних угідь Українського Полісся (огляд літератури)

В розділі наведено аналіз результатів досліджень вітчизняних та зарубіжних авторів щодо стану лучних угідь Полісся та високопродуктивного і екологічно безпечного використання їх на основі раціонального застосування мінеральних добрив. Показано не вирішені питання з зазначеної проблеми та обгрунтованість вибору дисертаційної теми.

Дослідження проведені у 1992-1998рр. на Київській дослідній станції Інституту землеробства УААН (Вишгородський район, Київської області) в стаціонарному досліді, закладеному в 1991 році.

Дослід розміщений в заплаві невеликої річки Скоропадки, що є притокою Ірпеня. В 1971 році на лузі було споруджено осушувально-зрошувальну систему і проведене залуження з подальшим сінокісним використанням. Грунт дерновий опідзолений глейовий з такими властивостями: рНксl - 4.11, гідролітична кислотність - 9.42, Са²⁺ - 8.6, Мg²⁺ - 1.1 мг-екв на 100 г грунту, загальний азот - 0.28%, рухомі форми фосфору - 5.62 і калію 4.72 мг/100 г грунту.

Рівень ґрунтових вод в середньому за вегетаційний період становив 86 см, в тому числі в травні - 71, червні - 88, липні і серпні - 108 і у вересні - 109 см від поверхні грунту.

Погодні умови в 1992-1998рр. були досить сприятливими для формування повноцінних урожаїв лучних трав. Кількість опадів за роки досліджень становила 507-646 при нормі 515 мм, а тривалість вегетаційного періоду з температурою вищою за +5⁰ досягала 191-226 і з температурою вищою за +10⁰ - 150-188 днів, тобто була в межах норми.

Площа посівної ділянки у досліді дорівнювала 36 м², облікової - 20 м², повторність чотириразова. Дослід закладено згідно схеми в липні 1991 року з сівбою травосумішки: стоколос безостий Козаровицький - 12 кг/га, вівсяниця лучна Козаровицька - 12 кг/га, люцерна жовтогібридна Марусинська 425 - 4 кг/га, конюшина гібридна Панфилівська-8 кг/га. Насіння 100%-ної господарської придатності. Перед посівом внесено вапно 8 т/га.

У зв'язку в несприятливими кліматичними умовами зимового періоду 1991 року та хорошим розвитком злакових компонентів влітку з травостою повністю випали бобові і рослинний покрив був сформований в основному з верхових злаків. На наступний рік після посіву він був представлений стоколосом безостим (70%) і вівсяницею лучною (25%), і лише незначну частину ( 5%) його складали рослини природних луків.

Добрива вносили до початку вегетації трав, влітку після першого укосу та восени після припинення вегетації трав. РК вносили у формі суперфосфату гранульованого і хлористого калію. Для дослідження дії азотних добрив використовували аміачну селітру.

Облік урожаю, його ботанічного складу проводили за методикою ВІК (1971). Грунт для проведення агрохімічних аналізів відбирали на всіх повтореннях досліду на глибину 0-20 см з інтервалом 26-30 днів на протязі вегетаційного періоду трав. Після обліку першого і другого укосів проводили відбори грунту до 1 м через кожні 20 см на першій повторності досліду. Рівень ґрунтових вод визначали в трьох стаціонарних колодязях, розташованих по периметру досліду.

Аналітичні дослідження виконували в агрохімічній лабораторії дослідної станції. Важкі метали та мікроелементи визначали після сухого озолення на атомно-абсорбційному спектрофотометрі AAS-30 в лабораторії Інституту землеробства УААН. Аналізи зразків грунту та рослин, передбачені програмою досліджень, проводили за такими методиками: протеїн - на приладі БАН-УНДІЗ з біамперометричною індикацією кінця титрування, жир - по знежиреному залишку, клітковину - прискореним методом по Петербурському, золу - сухим озоленням, фосфор - після мокрого озолення на ФЕКу із застосуванням гідразину сірчанокислого, калій - на полум'яному фотометрі після мокрого озолення, кальцій - трилонометричним методом, обмінні Са²⁺, Мg²⁺ в грунті - трилонометричним методом з попереднім витісненням однонормальним розчином NaCl, нітратний азот - за Почінком-Гріссом, гранулометричний склад грунту - за Качинським, гумус - йодометричним методом, загальний азот - за К'єльдалем, фосфор, калій в грунті - за Кірсановим, рухомий алюміній - по Соколову, гідролітичну кислотність - по Каппену, обмінну кислотність - по Дайкухара, суму увібраних основ - по Каппену-Гільковицу, рН - потенціометрично.

Вихід кормових одиниць визначали за фактичними даними хімічного складу з використанням коефіцієнтів перетравності і продуктивності дії, прийнятих для даного виду корму.

Економічну та енергетичну оцінку проводили згідно з "Инструкцией и нормативами по определению экономической и энергетической эффективности применения удобрений'' (М.,1987) та новими порівняльними цінами на 1.01.1999 року.

Математичний аналіз даних здійснювали з використанням дисперсійного, регресійного і кореляційного аналізів за методами математичної статистики (Доспехов Б.А.,1973).

Вплив систематичного застосування мінеральних добрив на основні властивості дернового опідзоленого глейового грунту

Структура вбирного комплексу та показники кислотності

Дослідженнями встановлено, що помірні і підвищені дози мінеральних добрив, навіть на протязі 6-7 років, помітно вилинули на всі компоненти, що визначають кислотність грунту. Внесення в 1991 році перед закладкою досліду вапна (8 т/га) знизило кислотність з рН 4.11 до 4.88 та змінило інші фізико-хімічні показники. Дані по рН (колонка 5,табл.1) свідчать, що в результаті 6-річного внесення мінеральних добрив

Таблиця 1

Фізико-хімічні властивості дернового опідзоленого глейового грунту, 1997р.

Примітка: * - в цих групах зустрічаються оглеєні зразки.

після вапнування, рН верхнього горизонту дещо знизився (порівняно з 1992 роком на 0.3-0.4 одиниці). Дія вапна проявилась і в більш глибоких горизонтах: 20-40 і, можливо, навіть 40-60 см, природний рівень рН яких становить на наших грунтах 4.2-4.4. Така висока міграційна здатність вапна, очевидно, пояснюється ретельним перемішуванням його з грунтом при закладці досліду. Оскільки дія вапна, внесеного поверхнево на сусідній з нашим дослідом ділянці за 9 років спостережень була відчутна лише в горизонті 0-15 см. У всіх горизонтах групи кислих грунтів пов'язані з внесенням більш високих доз як азотних так і калійних добрив (колонка 3,4), чим підтверджується участь калійних добрив у підкисленні грунту (особливо чітко в горизонті 0-20 см). У всіх горизонтах (окрім 80-100 см) зв'язки і співвідношення між розглянутими величинами (рН, Нг, Но, АІ³⁺, Мg²⁺, Са²⁺, V...) підтверджують, що при зменшенні рН обмінна кислотність зростає швидше гідролітичної, обмінний алюміній (АІ³⁺) швидше обмінної кислотності. Ступінь насичення грунту дещо зменшується, знижується питома вага (%) обмінного кальцію в сумі увібраних основ. Вміст обмінного магнію по всьому метровому профілю складає 10-20% від кількості обмінного кальцію. Частковим виключенням з даних закономірностей стали кислі зразки (рН4.2) з нижніх горизонтів (відмічені в таблиці-*). Вони носять ознаки сильного оглеєння. Ці шари грунту характеризуються значним вмістом вівіаніту і сполук двовалентного марганцю, мають важкий гранулометричний склад, досить високі значення суми увібраних основ та увібраного кальцію.

Органічна речовина грунту

На восьмий рік ведення досліду найвищий відсоток гумусу і органічної речовини спостерігався на варіантах 1,2 і 5, де не вносились азотні добрива. Так, на них гумусу було на 1%, а органіки - на 2% більше, ніж на ділянках, де азотні добрива вносились в дозі 60-90-120 кг/га, хоча негативний середньорічний баланс азоту на ділянках без азотних добрив був вищий: (46-59 кг/га) проти 40-48 кг/га на ділянках з дозою азоту 60 кг/га і 4-22 кг/га - з дозою 120 кг.

Встановлено, що помірні дози азотних добрив (60-120 кг/га) на високому фосфорно-калійному фоні при багаторічному застосуванні приводять до зменшення вмісту гумусу і, відповідно, органічної речовини у верхніх шарах грунту. В нижчих горизонтах (глибше 40 см) такої залежності не спостерігалось.

Вплив удобрення на агрохімічні показники грунту

Встановлено, що більшість агрохімічних показників грунту змінюються в результаті систематичного застосування мінеральних добрив, а амплітуда їх коливань на протязі вегетаційного періоду значно зростає. Вміст нітратного азоту в шарі грунту 0-20 см коливався залежно від строків відбору і доз азотних добрив в межах 0.06-2.21 мг/100 г, аміачного - 0.60-2.72 мг/100 г, а мінерального азоту, тобто суми аміачного та нітратного азоту - відповідно 0.66-4.98 мг/100 г абсолютно сухого грунту Ранньою весною вміст цих сполук в грунті невисокий і досить рівномірний на всіх варіантах досліду. Надалі, після внесення азотних добрив, вміст NH₄ і NO₃ в грунті зростає і диференціюється залежно від доз добрив. Але, при дозі N₆₀, внесеної під 1-й і 2-й укіс, ці показники повертаються до попереднього значення через 2-3 місяці, а при дозі N₁₂₀ - черев 5 місяців, і до осені майже вирівнюються по всіх варіантах. Осіннє внесення азоту дещо підвищувало вміст NH₄ і NO₃ в грунті навесні наступного року, хоча їх кількість в цьому випадку була в середньому в 2-4 і 1.5 рази меншою, ніж при внесенні такої ж кількості азоту навесні. На середину травня нітратний і аміачний азот осіннього внесення був використаний.

Осінній пошаровий відбір грунту на глибину до 1 м засвідчив, що на цей час диференціації вмісту нітратних і аміачних форм азоту по варіантах не відмічалось не тільки в шарі 0-20 см а й в більш глибоких горизонтах. Отримані дані лише показали зміну цих показників з глибиною, що свідчить про повне використання азоту добрив зі всіх горизонтів грунту на початок осені.

Досліджуваний грунт характеризується значним вмістом валового фосфору (0.6-1.2%), який знаходиться у важкорозчинних сполуках. Доступні форми становлять лише його незначну частину (0.4-0.6%). Внесення фосфорних добрив в цьому випадку майже не впливає на врожай трав. Так, внесення фосфорних добрив збільшує кількість рухомих форм Р₂О₅, але, порівнюючи в внесеною дозою, в незначній мірі, бо близько половини фосфору (40-60%) витрачається на формування урожаю, а з тієї, що залишається в грунті, до 90% зв'язується у важкодоступні сполуки і лише 10% поповнює рухомі форми. У більш глибоких шарах грунту, починаючи в 40 см, спостерігається зростання кількості рухомих форм фосфору, що, в першу чергу, викликане ілювіальними процесами.

Грунт дослідної ділянки відзначається низькою забезпеченістю рухомим калієм. Після кількох років внесення різних доз добрив проявилась чітка диференціація цього показника, пов'язана в балансом калію на кожній ділянці. На варіантах 2 і 5, де не вносились азотні добрива, і на варіантах 9, 10, 11 в високою дозою калійних добрив (270 кг/га), кількість обмінного калію за 4-6 років зросла на 4-7 мг/100 г, або у 1.8-2.6 рази. На інших ділянках його вміст не змінився або навіть дещо зменшився.

Весняне внесення калійних добрив відразу підвищує вміст К₂О в горизонті 0-20 см на 3-10 мг/100 г. Але вже до 1-го укосу ця величина повертається до початкових значень, а в період відростання отави навіть дещо знижується порівняно з показниками до внесення добрив. У осінньо-зимовий період, при відсутності виносу, за рахунок мобілізації проходить деяке зростання вмісту обмінного калію. В більш глибоких горизонтах цей показник за роки спостережень не зазнав помітних змін.

Баланс поживних речовин

Від'ємний баланс азоту (табл.2) відмічається на всіх варіантах, але найвищий він на ділянках без азотних добрив (45-60 кг/га), дещо менший на ділянках з дозами N₆₀ (40-48 кг/га). При дозах N_90-120, внесених навесні або вроздріб - навесні і влітку, цей дефіцит зменшився до 10-22 кг/га. При внесенні дози N₁₂₀ в два строки - влітку і восени, спостерігається найнижчий дефіцит азоту (4-9 кг/га), що пов'язано не з падінням урожайності на цих варіантах, а з деяким зниженням проценту протеїну відносно інших варіантів з тією ж дозою азоту. Доза N₆₀, внесена навесні, практично повністю використовується на формування урожаю 1-го укосу і майже не впливає на формування урожаю 2-го укосу, і воно відбувається за рахунок ґрунтових запасів. Внесена в той же строк доза N₁₂₀ виявляє післядію, але і в цьому випадку значна частина урожаю 2-го укосу формувалась за рахунок азоту грунту. З підвищенням доз азоту винос фосфору збільшувався, а позитивний баланс його зменшувався.

Позитивний баланс фосфору спостерігається на всіх ділянках досліду, де вносились фосфорні добрива. Незначне підвищення вмісту рухомих форм Р₂О₅ свідчить про його зв'язування в недоступні для рослин сполуки.

Внесений калій в дозах як 90 кг/га, так і 180 кг/га д.р., на ділянках з внесенням азоту повністю використовувався травостоєм, вміст його в рослинах значно зменшувався в міру збільшення доз азотних добрив. Відмічена тенденція до незначного зменшення кількості обмінного калію на ділянках з від'ємним балансом не лише в горизонті 0-20 см, а й в горизонті 20-40 см і спостерігається його істотне зростання на ділянках з позитивним балансом. Коефіцієнт використання азоту добрив збільшувався пропорційно зменшенню дози азотних добрив і був в межах 58-81%. Більш повно використовувався азот при невисоких дозах внесення - 60 кг/га. Внесення азоту в дозі 60 кг/га на фоні Р₆₀К_120-180 не забезпечує відтворення родючості грунту і при тривалому застосуванні такої дози слід очікувати поступового зниження продуктивності сіножатей. Навіть доза N₁₂₀ не достатня для повного відтворення запасів азоту в грунті, вона мінімальна, що може забезпечити на наших грунтах стабільні високі врожаї на протязі значного часу. Доза фосфору 90 кг/га, в цілому, достатня. Можна припустити, що без особливої шкоди її можна зменшити (наприклад до 60 кг/га). Доза калію 270 кг/га виявилась високою. Для довготривалого збереження родючості грунту оптимальна доза 180 кг/га, а припустима не менше 120 кг/га.

Продуктивність сіяних злакових травостоїв залежно від систематичного застосування мінеральних добрив

Продуктивність та особливості формування травостоюВстановлено, що найвищу продуктивність сіяні осушені заплавні луки на дернових опідзолених глейових грунтах забезпечили при внесенні повного мінерального добрива з розрахунку N_90-120 Р₉₀ К_120-270. Урожай сухої речовини за такої системи удобрення в середньому за 1992-1998рр. - 80.7-97.4 ц/га. Прирости врожаю при цьому були високими 48.8-66.0 ц/га сухої речовини. Кожен кілограм поживних речовин добрив забезпечив приріст 13.0-16.1 кг, а азоту 42.6-46.6 абсолютно сухої речовини. Доза азоту N₆₀ у складі мінерального добрива дала приріст за всі роки досліджень 38.1-42.0 ц/га, що на 42.0-52.1% менше порівняно з кращими варіантами.

Рівновеликі дози азоту, внесені у два прийоми (навесні і влітку) забезпечили вищу його ефективність за роки досліджень на 12%, порівняно з одноразовим їх застосуванням.

Внесення мінеральних добрив знижувало вміст протеїну в сіні. Азот в дозі N₆₀₊₆₀, внесений роздрібнено у складі повного мінерального добрива, приводив до додаткової мобілізації ґрунтового азоту і використовувався злаковими травами на збільшення врожаю. Вміст протеїну при цьому знижувався. Тільки при досягненні рівня живлення N₁₂₀ азот добрив проявляє позитивний вплив на вміст протеїну в сіні. Вміст перетравного протеїну в 1 кг сухої речовини зріс до 60 г, що на 18.4% більше, ніж на контрольному варіанті. Обмінна енергія та кормові одиниці дещо знижуються при внесенні мінеральних і особливо азотних добрив, внаслідок збільшення вмісту клітковини. Оптимально збалансована кормова одиниця по перетравному протеїну була при N₁₂₀.

Ботанічний та видовий склад лучного травостою

Проведеними дослідженнями виявлено, що внесення мінеральних добрив призвело до значних змін у ботанічному складі травостою. Аналіз видової структури травостоїв різних рівнів мінерального живлення дозволив встановити зміну флористичної насиченості ділянок через 7 років після посіву. В травостоях спостерігалась поява не сіяних видів рослин, які зустрічаються на сусідніх площах в природних ценозах. На контролі і фоні РК кількість цих видів зросла до 18, а при азотно-фосфорно-калійному живленні лише до 5-7. Серед нових видів найчастіше зустрічались: деревій звичайний, тонконіг звичайний та лучний, щучник дернистий, кульбаба лікарська. Одиночними екземплярами в травостоях були жовтець їдкий, щавель горобиний, вероніка дібровна, куколиця біла. Висіяні види: стоколос безостий і грястиця збірна, на фоні NРК інтенсивно розвивались, стали агресивними та своїм швидким і рясним розвитком перешкоджали появі та поширенню інших видів, пригнічували їх. Практично випали з травостою на четвертий рік життя бобові види трав, що зумовлено їх віком і умовами життя в лучних ценозах. На всіх варіантах, де вносили повне мінеральне добриво, переважали злакові верхові компоненти: стоколос безостий і грястиця збірна, які формували високі рясні травостої.

Проективне покриття травостоями поверхні помітно зростало на варіантах, де вносилось повне мінеральне добриво. Серед видів домінуючу участь склали на контролі - деревій звичайний і тонконіг лучний; на фоні РК - стоколос безостий, грястиця збірна, деревій звичайний, а на NРК - стоколос безостий і грястиця збірна. Участь дикорослих видів в проективному покритті при застосуванні добрив коливалася від 1 до 10%.

Мінеральний склад корму

Визначено вміст зольних елементів: К, СаО, Р₂0₅, Мg, і сирої золи в абсолютно сухій речовині обох укосів (табл.4) і пов'язано його з умовами живлення (дозами добрив, вмістом рухомих форм К₂О, СаО, Р₂0₅ в грунті, рівнем врожайності і метеорологічними умовами років досліджень). Для обох укосів створені математичні моделі прогнозування цих показників у рослинах. Встановлено, що вміст сирої золи і всіх зольних елементів, за винятком калію, вищий в урожаї другого укосу. Азотні і калійні добрива, підвищуючи врожай, різко і дуже достовірно знижували в ньому процент золи і, в ще більшій мірі, зольних елементів, за винятком калію. Так, в розрахунку на 100 кг діючої речовини вміст СаО (в % на суху речовину) в урожаї 1-го укосу падав при внесенні азотних

Таблиця 4

Поваріантний зв'язок зольних елементів в а.с.р. рослин з добривами,

урожаєм і грунтовими умовами, 1992-1997рр.

добрив на 0.16%, калійних - на 0.12%, а в урожаї 2-го укосу відповідно на 0.35 і 0.19%. Для Р₂0₅ рослин ці показники склали відповідно: для 1-го укосу-0.025 і 0.065%, для 2-го - 0.11 і 0.10%.

В той же час процент калію в рослинах 1-го укосу при цій же дозі діючої речовини падав при внесенні азотних добрив на 0.24% і зростав при внесенні калійних добрив на 0.29%, для другого укосу ці величини склали: для азоту - (-0.29%), калію (+0.28%), тобто при внесенні азотних і калійних добрив в рівних дозах їх взаємна дія на цей показник майже нейтралізується.

Показано позитивний зв'язок вмісту з одного боку обмінного калію і кальцію в грунті і з іншого - процент калію і СаО в рослинах. В той же час по фосфору подібного зв'язку не виявлено. Це свідчить, що на даних грунтах дефіцит доступних форм калію і кальцію більший, ніж фосфору.

Відмічений прямий зв'язок між вмістом важких металів в грунті та рослинах і обернений зв'язок між дозами азотних і калійних добрив і вмістом важких металів у рослинах (табл.5). Калійні добрива знижували концентрацію металів сильніше, ніж азотні. Дія останніх в деяких випадках була недостовірною. Під впливом азотних добрив за рахунок зростання врожаю винос всіх важких металів урожаями обох укосів збільшився. На ділянках з високими дозами азоту в порівнянні з малоудобреними в сумі за два укоси винос цинку виріс з 50-60 до 140-160 г/га, міді - з 10-12 до 20-26 г/га, свинцю - з 6-7 до 20-23 г/га. Вплив доз калійних добрив на винос всіх досліджуваних важких металів був недостовірним (зниження концентрацій металів під впливом калійних добрив компенсувалось зростанням урожаю).

Економічна і енергетична оцінка застосування добрив

Найбільший чистий прибуток 100-120 грн з одного гектара сіножатей одержали при внесенні азотних добрив в дозах N_60-90 на фоні РК, при рівні рентабельності 18-20%. Собівартість 1 ц сухої речовини продукції була нижчою від середньої закупівельної ціни врожаю на 15-20%. .Внесення окремо фосфорно-калійних добрив виявилось економічно невигідним і нерентабельним. На 1 кг діючої речовини добрив найвищий показник - 13-16 кг/га отримано при внесенні N_60-90 Р₉₀ К₁₂₀, а 1 кг азоту при цих дозах забезпечив прибавку 46-53 кг/га абсолютно сухої речовини травостою.

Оптимальна поживність корму одержана при врожаї 73-84 ц/га сухої речовини, що підтверджується показниками (обмінна енергія 8.56-8.68, кормові одиниці 0.59-0.60, перетравний протеїн 58.5-63.8), для цього слід вносити добрива в дозі N_60-90-120 Р₉₀ К_120-180. Доза мінеральних добрив N₆₀ Р₉₀ К₁₂₀, забезпечила найвищу окупність врожаю на 1 кг д.р. добрив, тому зменшення дози азоту до 60-90 кг/га в наших умовах виявилось енергетично і економічно доцільним.

ВИСНОВКИ

ABSTRACT

Leshchenko Y.V. Haymaking productivity and soil fertility dynamics during systematic fertilizer applications in the Polissia flooded meadows.

Thesis submitted for the degree of Candidate of Agricultural Sciences (Ph D of Agriculture) in the speciality 06.01.12 - forage production and meadland farming. Institute of Agriculture the UAAS. Kyiv. 1999

Investigations on the influence of systematic fertilizer application on the productivity of the grass lands, quality of forage, soil fertility changing of sod-podzolic gley soil under no flooded inundation meadows of South Polissia are shown in the thesis.

Environment safe with high economic efficiency dozes of mineral fertilizer applications of haymaking for high productivity and long term grass standing with soil fertility conservation was determined and established.

A system of mineral fertilizer application for obtaining 8,0-9,0 t/ha of high quality hay have been recommended.

Key words: inorganic fertilizers, productivity and quality of forage, grasslands, inundation meadows

Размещено на Allbest.ru