Размещено на http://www.allbest.ru/

Державна агроекологічна академія України

УДК 631.551.521

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

ВПЛИВ МЕЛІОРАНТІВ НА АГРОЕКОЛОГІЧНИЙ СТАН

ДЕРНОВО-ПІДЗОЛИСТИХ ГРУНТІВ ПОЛІССЯ УКРАЇНИ

03.00.16 - Екологія

Мороз Олександр сергійович

Житомир - 2000



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Рівненському державному технічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, професор, Клименко Микола Олександрович, Рівненський державний технічний університет, зав. кафедрою екології.

Офіційні опоненти: Ковальов Віталій Борисович - доктор сільськогосподарських наук, заступник директора з наукової роботи Інституту сільського господарства Полісся.

Смаглій Олександр Федосійович - доктор сільськогосподарських наук, завідуючий кафедрою агроекології Державної агроекологічної академії України.

Провідна установа: Національний аграрний університет України, м. Київ.

Захист відбудеться “22” вересня 2000 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К. 14. 083. 01 для захисту дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук при Державній агроекологічній академії України за адресою: 10008 м. Житомир, вул. Старий бульвар, 7.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державної агроекологічної академії України.

Автореферат розісланий “21” серпня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, кандидат біол. наук Побірський М. М.



Анотації

Мороз О.С. - Вплив меліорантів на агроекологічний стан дерново-підзолистих грунтів Полісся України. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03. 00. 16 - екологія, - Рівненський державний технічний університет. Рівне 2000

Дисертаційна робота присвячена актуальному питанню - впливу меліорантів на агроекологічний стан дерново-підзолистих грунтів Полісся України.

В дисертаційній роботі обгрунтовано причини погіршення агроекологічного стану дерново-підзолистих грунтів Полісся України. Для цього визначені кількісні та якісні показники водно-фізичних властивостей грунтів. Дано оцінку запасів гумусу в дерново-підзолистих грунтах Полісся України. Визначено концентрації радіонуклідів в сільськогосподарській продукції. Дано оцінку радіологічній забрудненості дерново-підзолистих грунтів регіону. агроекологічний грунт меліорант радіонуклід

Запропоновано методи складання прогнозу вмісту радіонуклідів в рослинницькій продукції, а також, спосіб внесення меліорантів у грунт для зменшення вмісту радіонуклідів в ньому.

В роботі представлено агроенергетичні розрахунки принципів та методів покращення стану грунтів, які забруднені радіонуклідами.

Ключові слова: меліоранти, сорбенти, методи покращення, радіонукліди, радіоактивне забруднення, окультурення грунту.

Мороз А.С. - Влияние мелиорантов на агроэкологическое состояние дерново-подзолистых почв Полесья Украины. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16. - экология, - Ровенский государственный технический университет, Ровно, 2000.

Диссертационная работа посвящена актуальному вопросу - влиянию мелиорантов на агроэкологическое состояние дерново-подзолистых почв Полесья Украины.

В диссертационной работе научно обоснованы причины ухудшения агроэкологического состояния дерново-подзолистых почв Полесья Украины. Для этого определены количественные и качественные показатели водно-физических свойств почв. Дана оценка запасов гумуса в дерново-подзолистых почвах Полесья Украины. Определены запасы, свойства и распространение полезных ископаемых местного значения на примере Ровенской области. Определены химический, гранулометрический составы полезных ископаемых местного значения. Дана характеристика поглощающей способности этих полезных ископаемых. Также предложена карта-схема распространения и залежей полезных ископаемых местного значения. Определены концентрации радионуклидов в сельськохозяйственной продукции. Дана оценка радиологической загрязненности дерново-подзолистых почв данного региона.

Предложены методы составления прогноза содержания радионуклидов в сельскохозяйственной продукции, а также предложена методика внесения мелиорантов в почву, для уменьшения содержания радионуклидов в ней. В работе представлены агроэнергетические расчеты принципов и методов улучшения состояния почв, загрязненных радионуклидами.

Ключевые слова :мелиоранты, сорбенты, методы улучшения, радионуклиды, радиоактивное загрязнение, окультуривание почв.

Moroz A.S. Meliorative influence of agroecological reasons of Ukrainian Polissya's Turf-Podzol Soils, - Manuscript. Thesis for obtaining degree of Candidate of agricultural science on speciality 03.00.16 -ecology, - Rivne State Technical University, Rivne, 2000.

The thesis is dedicated to an actual issue of meliorative influense of meliorants on agroecological situation of turf-podzol soils Ukrainian Polissya. It scientifically substantiates the reasons of Polissya's turf-podzol soils deterioration. There have been reseached both quantitative and qualitative indices of the soils. An estimation has been approved as to humus supply for turf-podsol soils of Polissya. There has been a research conducted as to radionuclei concentration in agricultural products. Radioecological contimination estimation has been carried out for the turf- podzol soils of the region.

Methods of radionuclide content forecast in agricaltural products as well as methods of meliorant applying to decrease its content are examined in the work.Agroenergetical calculations of principles of soil improvement after radioactive contimination have been offered in the work.

Key words : meliorants, absorbent, improvement methods, radionuclides, radioactive contimination, soil cultivation, improovement.

агроекологічний ґрунт меліорант радіонуклід



Актуальність теми. В результаті аварії на ЧАЕС радіоактивного забруднення зазнали території 74 районів 12 областей України загальною площею 4,7 млн.га, в тому числі 3,1 млн.га орних земель. Найбільш забрудненими виявились дерново-підзолисті грунти Житомирської, Київської, Рівненської та Волинської областей. Ці грунти, як свідчать дані досліджень (Прістер Б.С., Перепелятніков Г.П., 1996; Ільїн В.Б., 1995; Садовнікова Н.Г., 1985; Обухов А.І., Єфремова Л.Л., 1988; Хабіров І.К., 1992; Веремеєнко С.І., 1996; Клименко М.О.,1990), мають високу міграційну здатність по відношенню до радіонуклідів.

При високих рівнях забруднення дерново-підзолисті грунти можуть бути критичними відносно накопичення радіонуклідів сільськогосподарськими культурами і потребують проведення компенсаційних заходів.

Найбільш відомими з них є вапнування та внесення підвищених норм калійних добрив. Позитивні результати у зниженні міграційної здатності грунтів отримані від внесення сорбентів. Проте, залишаються маловивченими питання впливу таких меліорантів, як суглинків, мергелів, туфів та інших корисних копалин місцевого значення на надходження радіонуклідів до сільськогосподарських культур.

У зв`язку з цим виникає потреба у вивченні питань поширення запасів, властивостей корисних копалин місцевого значення, впливу їх на склад, властивості, грунтові режими та надходження радіонуклідів до сільськогосподарських культур.

Ця проблема є надзвичайно актуальною і має важливе господарське значення.

Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження велись за програмою ДКНТ по розділу 5.1. ``Роль органічної речовини грунту та поживних елементів у закріпленні та міграції радіонуклідів в системі “грунт-рослина”.

Мета та завдання досліджень. Мета досліджень полягала у вивченні впливу меліорантів на агроекологічний стан дерново-підзолистих грунтів.

У відповідності з указаною метою були поставлені і вирішені такі завдання:

- вивчити поширення, встановити запаси та властивості корисних копалин місцевого значення;

- вивчити вплив меліорантів на водний режим грунту;

- вивчити особливості агрофізичних показників грунту в залежності від меліорантів;

- вивчити вплив меліорантів на накопичення радіоцезію в сільськогосподарських культурах при різних нормах внесення;

- встановити закономірності переходу радіонуклідів в сільськогосподарські культури та розробити методику прогнозу надходження радіонуклідів у сільськогосподарські культури;

- зробити агроенергетичну оцінку заходів по зменшенню надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини;

- обґрунтувати склад меліоративної суміші для цього.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вперше встановлено поширення, визначені запаси та вивчені властивості корисних копалин місцевого значення (на прикладі Рівненської області). Показано, що корисні копалини місцевого значення (суглинки, мергелі, туфи) можуть бути використані як меліоранти забруднених радіонуклідами грунтів.

2. Встановлено вплив меліорантів на склад, властивості та режими дерново-підзолистих грунтів.

3. Розроблено математичні моделі прогнозу можливого вмісту радіонуклідів в сільськогосподарських культурах у залежності від вмісту в грунті гумусу, фізичної глини і ступеня оглеєння при різному забрудненні.

4. Запропоновано математичні моделі прогнозу вмісту гумусу в дерново-підзолистих грунтах у залежності від вмісту фізичної глини.

5. Отримано дані еколого-енергетичної ефективності впливу меліорантів на продуктивність сільськогосподарських культур.

Практичне значення одержаних результатів полягає в: складанні геологічної карти-схеми поширення і запасів корисних копалин місцевого значення (суглинків, мергелів, туфів), розробці графічного методу прогнозу вмісту цезію-137 у рослинницькій продукції в залежності від вмісту гумусу, фізичної глини та ступеня оглеєності грунту, обгрунтуванні ефективного агроекологічного методу підвищення родючості дерново-підзолистих забруднених радіонуклідами грунтів за рахунок внесення меліорантів.

Особистий внесок здобувача. Автор брав безпосередню участь в польових, лабораторних дослідженнях, зборі літературних і фондових матеріалів, проведенні статистично-математичного аналізу результатів досліджень. Основні наукові положення, запропоновані моделі, деякі методики та висновки отримані і сформульовані дисертантом.

Апробація роботи результатів дисертації. По основних положеннях дисертаційної роботи зроблені доповіді на 5-му міжнародному з'їзді агрогрунтознавців та агрохіміків України, м. Рівне 1998р., на науковій конференції студентського та професорсько-викладацького складу і аспірантів УІІВГ у 1995р., УДАВГ у 1996, 1997, 1998р.р. та наукових конференціях студентського та професорсько-викладацького складу і аспірантів РДТУ у 1999р. та 2000р., на розширеному засіданні кафедри екології РДТУ, протокол № 7 від 16.12.1999 р. В повному обсязі дисертаційна робота розглядалась на розширеному засіданні кафедр агроекології та ґрунтознавства ДААУ, протокол № 1 від 16. 06. 2000 р.

Публікації. Матеріали досліджень по темі дисертації опубліковані в 5 наукових працях.

Об'єм та структура дисертації. Матеріали дисертації викладені на 130 сторінках друкованого тексту і складаються з вступу, 7 розділів, висновків, списку використаних джерел (149 найменувань), 22 таблиць, 17 рисунків,20 додатків.

Стан вивчення проблеми

У першому розділі зроблено критичний аналіз сучасного стану питань по покращенню дерново-підзолистих грунтів Полісся. Розглянуті шляхи зменшення концентрації радіонуклідів у грунті. В результаті аналізу літературних джерел встановлено, що для зменшення надходження радіонуклідів у рослини доцільно використовувати меліоранти комплексного складу. Це суттєво впливає на водно-фізичні властивості грунту, покращує врожайність сільськогосподарських культур та зменшує концентрацію цезію-137 у грунті. Вивченню генези та еволюції грунтів Полісся в процесі сільськогосподарського виробництва присвячений цілий ряд робіт (Вознюк С.Т., 1959, 1969; Вознюк С.Т., та інші 1967, 1977, 1978; Назаренко І.І., 1981; Грінченко Т.О., 1985; Мазур Г.А., 1984,1990; Клименко М.О., 1989, 1990 та інші). В роботах цих авторів досить грунтовно висвітлені проблеми окультурення, характеру сільськогосподарського використання, особливостей протікання грунтових процесів та режимів у меліорованих гідроморфних грунтах.

Віковий досвід агрохімії, безперечно, свідчить, що за валовою кількістю елементів живлення в грунті оцінити забезпеченість ними рослин дуже важко (Ільін В.Б., 1995). Як стверджують автори, за валовим вмістом радіонуклідів також неможливо судити про потік їх з грунту в рослини, і, тим більше, мати уяву про рівень накопичення їх в рослинних організмах (Садовникова Н.Г., Зирін Н.Г., 1985) . На думку ряду авторів, причина - у буферній спроможності грунту та в рослинах, які ростуть на цьому грунті і які, в свою чергу, стримують надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини та зберігають їх екологічну чистоту.

Метеорологічні умови, об'єкти та методика проведення досліджень

В другому розділі наводяться дані про метеорологічні та кліматичні умови Поліської зони України. Робиться опис метеорологічних умов за період досліджень (1993 - 1997 р.р.). Польові та лабораторні дослідження проводились за загальноприйнятими методиками.

Дослід №1 розміщений на землях хмелерадгоспу ``Україна'' Лугінського району Житомирської області і закладений на землях бригади №2 в районі урочища ``Гамарня''. Грунтовий покрив першого досліду генетично однорідний. В польовому досліді вивчався вплив внесення добрив та меліорантів на формування водного, поживного режиму грунту, його біологічну та ферментативну активність. Дослід №1 був закладений за схемою: 1. Контроль(без добрив); 2. N₉₀P₉₀K_90, 3. N₉₀P₁₆₀K₁₈₀(Фон), 4. Фон+100т/га суглинку, 5.Фон +100т/га суглинку + 30т/га торфу, 6. Фон+100т/га суглинку + 60т/га гною, 7. Фон+100т/га суглинку + 60т/га гною + 3т/га СаСО₃ .

Дослід №2 був закладений в 1995 році в с. Немовичі за схемою:1. Контроль(без добрив), 2. N₆₀P₉₀K₁₂₀+30т/га торфу(Фон), 3. Фон+100т/га суглинку, 4.Фон+200т/га суглинку, 5. Фон+300т/га суглинку, 6. Фон+40т/га мергелю, 7. Фон+80т/га мергелю, 8. Фон+10т/га туфу, 9. Фон+20т/га туфу, 10. Фон+40т/га мергелю + 70т/га суглинку. Культурами - реагентами були: багаторічні трави, викосуміш, жито, картопля, кукурудза.

Вивчення запасів, поширення та властивостей корисних копалин місцевого значення

Відомо, що корисні копалини місцевого значення і особливо ті, що відносяться до четвертинної, крейдяної систем, характеризуються позитивними властивостями при використанні не тільки для хімічних меліорацій, а і як сорбенти для закріплення катіонів, в тому числі і радіонуклідів (С.І. Каурічєв, 1989; Б.С. Прістер, Г. П. Перепелятніков, 1996; В.А. Зінченко, І.М. Євтушок, 1996; В.П. Фещенко, 1998; М.О. Клименко, 1990; С.І. Веремеєнко, 1997).

У зв`язку з цим, нами вивчались запаси, поширення та властивості цих меліорантів на прикладі Рівненської області. Встановлено, що мергелі, суглинки та туфи, які відносяться до четвертинних геологічних відкладів, на Рівненщині досить поширені і відсутні лише на невеликих ерозійних останцях .

Поряд з цим встановлено, що в північних районах області розвідані і розробляються запаси суглинків, мергелів та туфів. До найбільших родовищ у північних районах відносяться: Грушевське, Тинненське, Степанське родовища. Запаси суглинку та глини в лісостеповій частині Рівненської області значно більші і становлять величини порядку 1204 тис. тонн.

Родовища туфів виявлені у Володимирецькому районі (Іваницьке, Палицьке-ІІ), Костопільському районі (Берестовецьке). Значні запаси мергелю розвідані в Сарненському, Березнівському та Костопільському районах.

Корисні копалини місцевого значення розрізняються за своїм мінералогічним, гранулометричним, хімічним складом та вбирною здатністю (табл.1). Із таблиці 1 видно, що за хімічним складом корисні копалини місцевого значення відрізняються, перш за все вмістом сполук CaО, SiO₂ та фракцій фізичної глини. Найбільший вміст сполук кальцію містять мергелисті вапняки, глинисті мергелі, вапнякові мергелі та крейда.

Туфи Берестовецької свити за вмістом петрогенних оксидів в середньому відповідають базальтам вапняно-лужної серії. В складі туфів переважають сполуки SiO₂ , Al₂O₃, Fe₂O₃.Також в складі туфів присутні сполуки FeO, MgO, CaO, Na₂O, K₂O, P₂O₅, SO₃. Ємність вбирання суглинків, мергелів та туфів є в межах 60-120 мг.екв. на 100г. грунту.

Таким чином, встановлено, що в складі суглинків, мергелів та туфів в значних кількостях знаходяться кальцій, магній, калій, фракції фізичної глини, вторинні мінерали. Це дозволяє віднести їх до групи природних сорбентів і, враховуючи їх запаси та поширення, рекомендувати для хімічних та структурних меліорацій.



Таблиця 1 - Хімічний склад корисних копалин місцевого значення Рівненської області

Копалина і назва родовища	Хімічний склад %	Запаси (тис.т)
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	TiO2	CaO	MgO	SO3
Суглинок (Грушевське род.)	71,85-74,56	6,41-7,09	2,61-2,64	0.49-0,5	5,18-7,05	0,69-0,87	-	678
Суглинок (Степанське род.)	77,7	7,06	3,23	0,52	3,54	0,87	-	526
Суглинок (Тинненське род.)	61,1	7,02	3,55	13,54	0,72	12,04	1,43	320
Мергель (Грушевське род.)	9,30	1,56	0,64	-	48,41	1,12	-
Туф (Іваницьке род.)	49,91	15,86	8,36	1,97	4,34	8,08	0,04	277532

Характеристика водно-повітряного режиму дерново-підзолистих грунтів

Вивченню водного режиму осушених грунтів присвячені роботи ( Роде О.А., 1956; Вознюка С.Т., 1969, 1983; Трускавецького Р.С., 1989, 1992; Клименко М.О., 1990), якими встановлено, що формування їх водного режиму залежить як від механічного складу, Будови профілю грунту так і від метеорологічних, гідрологічних факторів та гідротехнічних меліорацій.

Для визначення прогнозного положення рівня грунтових вод в весняно-літній період отримано рівняння з коефіцієнтами кореляції 0,75-0,12, яке має вигляд:

Н=300-0,8Р

де Н - рівень грунтових вод, см;

Р - шар опадів за місяць, мм.

При випаданні 100 мм опадів Н підйому рівня грунтових вод складає 0,8 м, що близько до отриманих даних у дослідженнях Клименка М.О. (1990) - 0,7 м та Троцюка В.С. (1992).

Аналіз водного режиму дерново-підзолистих грунтів ділянок досліду №2, який закладений в умовах неглибокого залягання грунтових вод (до 1,5 м), показує, що вологість в 0-30 см та 0-50 см шарах грунту протягом вегетаційних періодів (1995-1997 р.р.) була в межах НВ-0,3 НВ. Так, характеризуючи сухий за забезпеченістю опадами 1995 р., слід зазначити, що вологість грунту змінювалась в межах від 4-8 % , в середньому за забезпеченістю опадами 1996 р., вологість грунту знаходилась в межах від 6-10%, а у вологому 1997 р., вона була в межах 8-16 %.

Внесення в дерново-підзолисті грунти меліорантів у вигляді суглинків, мергелів, туфів забезпечує поліпшення водного режиму цих варіантів. Так, у посушливому 1995 році вологість грунту в 0-50 см шарі на варіанті 300 т/га суглинку по фону мінеральних добрив знаходилась у весняний період у межах 4-8%, у літній 6-8%,з пониженням до 4%, що відповідає вологості < 0,3 НВ. У 1997 році вологість на цьому ж варіанті у 0-100 см шарі була значно вищою і становила весною 8-14%, з пониженням до 10-8 % в серпні. На контролі вона не піднімалась вище 8 %.

Вивчення динаміки вологозапасів показало, що для 0-30 см шару грунту вони складають 30-50 мм, для шару грунту 0-50 см - 40-80 мм, для шару 0-100 см - на рівні 100-200 мм. Внесення в дерново-підзолисті грунти меліорантів суглинку та мергелю забезпечує збільшення вологозапасів на 10-50 мм.

Про покращення водного режиму дерново-підзолистих грунтів при внесенні меліорантів свідчить розрахунок водного балансу. Так, якщо в 1995 р., 1996р., 1997 р. запаси вологи в 0-50 см шарі грунту весною складали (для років забезпеченістю 50 %, 75 %, 95%) 60-40 мм, восени 22-20 мм, то на варіантах з внесенням 300 т/га суглинку ці запаси були весною, відповідно, в межах 80-85 мм, а восени - 48-40 мм.

Таким чином, дослідження водного режиму дерново-підзолистих грунтів показали, що режим рівнів грунтових вод формується під впливом метеорологічних факторів і ступеня дренованості. При пониженні рівнів грунтових вод до 1,5 м в верхніх шарах грунту формується незадовільний водний режим, вологість опускається до значень < 0,3 НВ, а вологозапаси не перевищують 50 мм. Значного покращення водного режиму цих грунтів можна досягти внесенням меліорантів у вигляді суглинку, мергелю та туфу.

Вплив меліорантів на склад та властивості дерново-підзолистого грунту

Вивченню питання впливу меліорантів на склад та властивості грунтів присвячені ряд робіт (Кулаковська Т.Н., 1978; Трускавецький Р.С., 1966; Вознюк С.Т., 1969; Мазур Г.А., 1978). Встановлено, що внесення в грунт меліорантів, сорбентів, гною та торфу сприяє збільшенню вмісту в грунті гумусу, покращенню властивостей, режимів та процесів грунтів. Дослідженнями по вивченню кількості гумусу в дерново-підзолистих грунтах західного Полісся встановлено, що вміст його знаходився в діапазоні 0,58-1,85% .

Кількість гумусу в дерново-підзолистих грунтах зростає при збільшенні в них вмісту фізичної глини та ступеня зволоженості. На грунтових відмінах з вмістом фізичної глини до 10% вміст гумусу в орному шарі грунту був в межах від 0,6 до 1,6 %, тоді, як у грунтових відмінах з вмістом фізичної глини > 25%, вміст його зростає до 1,6-2,65 %. Зв`язок між вмістом гумусу в дерново-підзолистих грунтах та вмістом фізичної глини описується залежністю, яка має вигляд для автоморфних грунтів:

у = -0,2+0,072х

для гідроморфних грунтів:

у = -0,1+0,11х

де у - вміст гумусу в орному шарі грунту (%);

х - вміст фізичної глини (%).

Коефіцієнти кореляції складають від 0,65 до 0,89. Розрахунки показали, що при вмісті в дерново-підзолистих грунтах фізичної глини до 5 %, вміст гумусу в них був в межах від 0,16 до 0,45 %. Підвищити вміст гумусу на грунтах з низьким вмістом фізичної глини можливо за умов внесення в них мулистих та колоїдних часток. При внесенні суглинку та мергелю спостерігається зростання об`ємної маси грунту, шпаруватості, повної та найменшої вологоємкостей. Якщо на контролі об`ємна маса була в межах від 1,26 до 1,36 г/см³, то при внесенні мергелю вона знижувалася до 1,23 - 1,32 г/см³. Шпаруватість при цьому зростала на 3 - 5%, а повна і найменша вологоємності при внесенні суглинку зростали на 2 - 3% та 1 - 2% відповідно, а при внесенні мергелю повна та найменша вологоємності збільшувались на 2 - 3%. Поряд з цим, нами встановлений позитивний вплив меліорантів на фізико-хімічні властивості дерново-підзолистих грунтів .

Внесення в дерново-підзолисті грунти 100 т/га суглинку супроводжувалось зростанням показника ємності поглинання на 0,44 мг-екв. на 100 г грунту, зниженням кислотності. Найбільш суттєві зміни фізико-хімічних показників спостерігаються на варіанті з внесенням суглинка, гною, вапнякових матеріалів по фону мінеральних добрив. На цьому варіанті має місце зменшення кислотності до 5,07 проти 4,72 на контролі, підвищення ємності вбирання з 2,8 до 4,56 мг-екв. на 100 г грунту, зростання вмісту обмінного кальцію на 1,8 мг-екв. на 100 г грунту. Встановлено, що внесення меліорантів також покращує поживний режим дерново-підзолистих грунтів . Внесення 100 т/га суглинку в поєднанні з органічними та мінеральними добривами покращує азотний та калійний режими цих грунтів.

Так, якщо на контролі вміст азоту, що легко гідролізується становив 43,4-53,2 мг/кг грунту, то на варіантах з внесенням меліорантів він піднімався до показників 61,6-65,8 мг/кг грунту. Внесення меліорантів мало змінило вміст рухомого фосфору, але суттєво покращило їх калійний режим. На варіантах з внесенням меліорантів вміст рухомого калію зріс з 77,8-102,0 мг/кг до 171-210 мг/кг грунту. Таким чином, встановлено, що внесення в дерново-підзолисті грунти меліорантів супроводжується покращенням фізичного складу грунту за рахунок зростання вмісту гумусу та поліпшення його якості, покращенням водно-фізичних та фізико-хімічних показників - внаслідок підвищення їх вологоємності, зниження кислотності та нагромадження елементів живлення. Все це впливає на надходження радіонуклідів у рослини.

Вплив меліорантів на надходження радіонуклідів в сільськогосподарські культури

Дані досліджень показують, що внесення в грунт гною, меліорантів (суглинку, сапропелю, торфу) суттєво покращує склад цих грунтів та сприяє росту урожайності сільськогосподарських культур на 20-30% (Клименко М.О., 1990, Веремеєнко С.І., 1993).

Подібні результати отримані нами в польовому досліді №2, з даних якої бачимо, що на варіанті без добрив, урожайність кукурудзи складала 92,4 ц/га. Внесення мінеральних добрив у кількості N₆₀ P₉₀ K₁₂₀ в поєднанні з 30 т/га торфу підвищило врожайність цієї культури на 18 %. Внесення меліорантів суглинку в нормі 100 т/га і мінеральних добрив, суглинку 200 т/га та 300 т/га і мінеральних добрив супроводжувалось подальшим зростанням урожайності кукурудзи на 83 % і 196 % відповідно.

Внесення суглинку, мергелю, туфу забезпечувало подальше зростання урожайності сільськогосподарських культур. Внесення збільшеної дози суглинку, мергелю та туфу забезпечувало отримання достовірних надвишок урожаю картоплі та кукурудзи. При внесенні суглинку в нормі 200 т/га та 300 т/га на фоні мінеральних добрив мало місце збільшення урожаю картоплі на 50 % та 139 % , а кукурудзи з тими ж нормами 186 % та 196 % відповідно. Внесення мергелю в нормі 40 т/га та 80 т/га і мінеральних добрив забезпечило надвишки урожаю картоплі на 100 % та 121 % , а кукурудзи - 236 % та 244 % відповідно. Внесення туфу в нормі 10 т/га та 20 т/га і мінеральних добрив не підвищувало врожайності сільськогосподарських культур. Надвишок урожаю картоплі складав 110 %, кукурудзи 199 %.

Найбільшу врожайність картоплі та кукурудзи забезпечувало внесення в грунт 300 т/га суглинку, 40 - 80 т/га мергелю та 10 т/га туфу і мінеральних добрив. При внесенні цих меліорантів отримано урожай зеленої маси кукурудзи 400 ц/га, а картоплі - 220 ц/га. Внесення в дерново-підзолисті грунти меліорантів у вигляді суглинків, мергелю, туфу, торфу супроводжується не тільки зростанням урожайності сільськогосподарських культур, а й зменшенням надходження радіонуклідів в основну та побічну продукцію.

Так, внесення мінеральних добрив в нормі N₆₀P₉₀ K₁₂₀ в поєднанні з 30 т/га торфу забезпечувало зменшення вмісту радіоцезію в картоплі на 6 %, кукурудзі - на 20 %. Застосування суглинку по фону мінеральних добрив сприяло подальшому зменшенню вмісту цезію-137 в сільськогосподарських культурах. Так, при нормі 100 т/га суглинку відмічалось зменшення радіоцезію в картоплі на 12 %, в кукурудзі - на 28 %. Внесення в дерново-підзолисті грунти 200 - 300 т/га суглинку забезпечувало подальше зменшення вмісту радіоцезію як в картоплі, так і в кукурудзі (відповідно на 84 - 68 %).

Найкращий ефект по зниженню надходження цезію-137 отримано при внесенні під картоплю та кукурудзу по фону мінеральних добрив 40 т/га мергелю. Кратність зниження надходження радіоцезію на цьому варіанті по картоплі складає 8 , а по кукурудзі - 12,5 раза. Внесення туфу по фону добрив, в нормі 10 - 20 т/га було рівноцінним за ефектом зниження надходження цезію-137, внесенню 40 т/га мергелю. Внесення 40 т/га мергелю та 70 т/га суглинку, за ефектом зниження рівноцінні внесенню 40 т/га мергелю, але значно перевищує варіанти з внесенням 100 т/га суглинку по фону N₆₀ P₉₀ K₁₂₀ та 30 т/га торфу.

Використання відомих методик і методів визначення вмісту цезію-137 в сільськогосподарських культурах (В.А. Зінченко, И.М. Євтушок, И.Ю. Деребон, 1996) ускладнюється підбором коефіцієнтів переходу для окремих відмін і різновидностей дерново-підзолистих грунтів та затратою часу і коштів на визначення показників властивостей грунту. У зв`язку з цим в основу розробки методики і методу покладені дані обстежень полів 42 господарств Рівненської і Житомирської областей. За основні показники вибрані вміст фізичної глини, вміст гумусу, ступінь оглеєності, які найбільш повно характеризують склад та генезис цих грунтів.

Математична обробка експерементальних даних наших досліджень та даних 42 господарств показує, що надходження радіонуклідів у сільськогосподарські культури залежить від оглеєності, вмісту фізичної глини та гумусу. Ці надходження описуються рівняннями гіперболи. А ступеня оглеєння - рівнянням параболи другого порядку. Кореляційні відношення отриманих залежностей коливаються в межах 0,89-0,98, що свідчить про тісний зв`язок між вказаними факторами.

Виходячи з цього, пропонується більш швидкий метод складання прогнозу вмісту радіонуклідів у сільськогосподарській продукції. Таким методом є графічний метод. Суть його полягає в тому, що щільність забруднення сільськогосподарської продукції радіонуклідами можна визначити за допомогою номограм. При цьому криві номограм будуються відповідно для кожної щільності забруднення від 0,5 Кі/км² до10 Кі/км² .

Одержані залежності дозволили розробити номограму для визначення вмісту Cs-137 у сільськогосподарських культурах в залежності від гранулометричного складу грунту.

Поряд з цим нами, для більш точного прогнозу вмісту радіонуклідів в сільськогосподарській продукції запропонована залежність, яка враховує вміст у грунті гумусу, фізичної глини. Залежність має вигляд багаточлену:

де y - вміст в сільськогосподарській продукції цезію-137 (nКі/кг);

х₁ - вміст гумусу (%);

х₂ - вміст фізичної глини (%).

Таким чином, проведені дослідження показують, що внесення в дерново-підзолисті грунти меліорантів (суглинку, мергелю, торфу та туфу) сприяє підвищенню урожайності сільськогосподарських культур та зниженню надходження цезію-137 до рослинницької продукції.

Розроблено також номограму для визначення вмісту Cs-137 у рослинницькій продукції в залежності від вмісту гумусу в дерново-підзолистому грунті.

Агроенергетична ефективність меліорантів на дерново-підзолистих грунтах

Розрахунок агроенергетичної ефективності використання меліорантів на дерново-підзолистих грунтах проводився згідно з методикою “Енергетична оцінка інтенсивних технологій” (О. К. Медведовський, А.І. Іваненко, 1988).

Проведені нами розрахунки агроенергетичної ефективності меліорантів при вирощуванні кукурудзи на зелену масу показали, що урожайність сухої речовини знаходиться в діапазоні від 64 до 20 ц/га і зростає пропорційно в залежності від збільшення врожайності. Так, на варіанті без добрив урожайність сухої речовини складала 18,6 ц/га, тоді як при внесенні мінеральних добрив вона підвищилась до 40,6 ц/га. Збільшення врожайності спостерігається і на варіантах з внесенням суглинку в нормах: 100, 200 та 300 т/га по фону повного мінерального добрива. Так, при внесенні 100 т/га суглинку по фону повного мінерального добрива урожайність сухої речовини складала - 52,6 ц/га, а при внесенні 200 т/га та 300 т/га суглинку вона дещо підвищилась (53,2 ц/га та 55,1 ц/га відповідно). Внесення мергелю в нормах 40 т/га та 80 т/га по фону мінерального добрива також підвищило врожайність до 62,7 ц/га та 64,0 ц/га, відповідно. При зменшенні врожайності кукурудзи зменшується і показник урожайності сухої речовини. Так, на варіантах з внесенням 10 т/га та 20 т/га туфу по фону мінерального добрива цей показник складає 55,6 ц/га та 47,2 ц/га при урожайності 222,7 та 189,0 ц/га відповідно.

Коефіцієнт енергетичної ефективності ( Ке.е.) був отриманий в діапазоні від 0,76 до 1,70. Відомо, що коли відбувається підвищення коефіцієнта енергетичної ефективності, ведення землеробства проходить більш економно і рентабельно. У нашому досліді найвищі коефіцієнти енергетичної ефективності розподілилися таким чином: Фон + 100 т/га суглинку - 1,22; Фон + 40 т/га мергелю - 1,70; Фон + 10 т/га туфу - 1,41. Високі значення коефіцієнту свідчать про те, що при внесенні невеликих норм меліорантів затрати енергії на їх внесення, а значить і їх окупності, і затрати часу на доставку будуть мінімальні. При внесенні великих норм меліорантів 300 т/га суглинку по фону мінеральних добрив, витрати сукупної енергії перевищують вміст енергії в одиниці урожаю. Це говорить про недоцільність внесення таких великих норм меліорантів, тому що енергія на їх видобуток, перевезення, внесення до грунту буде складати дуже великі значення, а коефіцієнт енергетичної ефективності буде складати 0,92. Хоча відомо, що при Ке.е.<1 ведення землеробства вважається неекономним і нерентабельним.

Отже, зробивши агроенергетичну оцінку застосування меліорантів на дерново-підзолистих грунтах, можна зробити висновки, що при внесенні до дерново-підзолистого грунту меліорантів (суглинку, мергелю, туфу) відбувається збільшення врожайності сільськогосподарських культур, покращення агроекологічного стану дерново-підзолистого грунту, про що свідчить отримана нами врожайність та рентабельність заходів. Так, агроенергетичний аналіз показує, що доцільніше вносити до грунту меліоранти в нормах 100 т/га суглинку, 40 т/га мергелю та 10 т/га туфу по фону мінерального добрива.



Висновки

1. Дерново-підзолисті грунти Полісся України, які займають біля 60 % орних земель і зазнали радіоактивного забруднення, характеризуються легким гранулометричним складом, низьким вмістом гумусу (0,5-2%), слабкою насиченістю основами (65-35%),низькою ємністю вбирання (4-7 мг-екв. на 100г грунту), незначними запасами валових та рухомих сполук макроелементів, збіднені на вторинні мінерали і низьку буферність та фізико-хімічну вбирну здатність.

2. Використання дерново-підзолистих грунтів, забруднених радіонуклідами, потребує, в першу чергу, покращення їх стану за рахунок внесення меліорантів. Встановлено, що в північних районах області найбільш розвідані і розробляються суглинки, мергелі, туфи. Запаси їх складають: суглинків-1078 тонн; мергелів - 150тис.тонн; туфів - 277532 тонн.

3. В складі суглинків, мергелів, туфів міститься: кальцію - 5,18%-48,41%, магнію 1,20%-12,04%. Наявність цих сполук у складі корисних копалин місцевого значення дозволяє використовувати їх в якості меліорантів.

4. Водний режим дерново-підзолистих грунтів та режим рівнів грунтових вод формується під впливом метеорологічних факторів і ступенем дренованості. При пониженні рівнів грунтових вод до 1,5 м у верхніх шарах грунту формується незадовільний водний режим, вологість зменшується до значень < 0,3 HB, а вологозапаси не перевищують 50 мм. Значного покращення водного режиму цих грунтів можна досягти внесенням меліорантів у вигляді суглинку, мергелю, туфу.

5. Встановлено, що внесення в дерново-підзолисті грунти меліорантів супроводжується покращенням складу грунту за рахунок зростання вмісту гумусу, зменшення об'ємної маси грунту при внесенні суглинку до 1,28 - 1,54 г/см³ . При внесенні 40 т/га мергелю - до 1,23 - 1,32 г/см³ , шпаруватість зростає на 3 - 5 %, а повна та найменша вологоємності при внесенні таких доз меліорантів зростали. Також простежується покращення азотного та калійного режимів грунту. Вміст азоту, що легко гідролізується, складає 61,6 - 65,8 мг/кг грунту, вміст рухомого калію зріс до 171 - 210 мг/кг грунту.

6. Внесення в дерново-підзолисті грунти меліорантів (суглинку, мергелю, торфу та туфу) сприяє підвищенню врожайності сільськогосподарських культур та зниженню надходження цезію-137 до рослинної продукції. Найвищу врожайність сільськогосподарських культур та зменшення вмісту радіоцезію в сільськогосподарських культурах у 5 - 7 разів забезпечує внесення в грунт 300 т/га суглинку, 40 т/га мергелю, 10 т/га туфу по фону повного мінерального добрива.

7. Встановлені закономірності надходження цезію-137 в сільськогосподарські культури в залежності від вмісту гумусу, фізичної глини, оглеєності дерново-підзолистого грунту.

Математична залежність надходження цезію-137 в сільськогосподарські культури в залежності від оглеєності має вигляд параболи другого порядку, а в залежності від вмісту гумусу і фізичної глини - гіперболи.

8. Найвищі коефіцієнти енергетичної ефективності отримані при внесенні меліорантів (суглинку, мергелю та туфу) в нормах 100 т/га суглинку, 40 т/га мергелю, 10 т/га туфу по фону мінеральних добрив.



Список робіт, опублікованих по темі дисертації

1. Клименко О.М., Мороз О.С. Особливості меліорації забруднених радіонуклідами грунтів Західного Полісся. //Вісник Української державної академії водного господарства.- Зб.наук.пр.- Рівне: Видавництво УДАВГ, 1997, вип.№1 - С.73-76.

2. Клименко М.О., Веремеєнко С.І., Мороз О.С., Клименко О.М. Меліорація: грунти, забруднені радіонуклідами. //Водне господарство України.- Спецвипуск.- 1997.- С.33-40.

3. Веремеєнко С.І., Клименко М.О., Мороз О.С., Клименко О.М. Екологічні принципи оцінки забруднення грунтів Полісся радіонуклідами та їх меліорація //Натураліс.- 1998, вип.№1 - С.7-9.

4. Мороз О.С. Покращення стану грунтів Поліської зони забруднених радіонуклідами. // Вісник Рівненського державного технічного університету.- Зб.наук.пр.- Рівне: Видавництво РДТУ, 1999, вип. №1 - С.7-9.

5. Веремеєнко С.І., Мороз О.С. Застосування суглинків, мергелів та туфів як меліорантів на землях, що забруднені радіонуклідами // Агрохімія і ґрунтознавство. Міжвідомчий тематичний збірник. Спецвипуск до V з'їзду агрохіміків та ґрунтознавців. - Харків, 1998. - С.118 - 119.

Размещено на Allbest.ru

...