Зміни в азотному фонді та баланс азоту чорнозему опідзоленого Правобережного Лісостепу України за тривалого застосування добрив у польовій сівозміні

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ ГРУНТОЗНАВСТВА ТА АГРОХІМІЇ

ІМ. О.Н. СОКОЛОВСЬКОГО УААН

КРАВЕЦЬ ІРИНА СТАНІСЛАВІВНА

УДК 631.811.1: 631.411.2: 631.1

ЗМІНИ В АЗОТНОМУ ФОНДІ ТА БАЛАНС АЗОТУ ЧОРНОЗЕМУ ОПІДЗОЛЕНОГО ПРАВОБЕРЕЖНОГО ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ ЗА ТРИВАЛОГО ЗАСТОСУВАННЯ ДОБРИВ У ПОЛЬОВІЙ СІВОЗМІНІ

06.01.04 - агрохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Харків -2001

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Уманській державній аграрній академії

Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник:

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Господаренко Григорій Миколайович, Уманська державна аграрна

академія, проректор з наукової роботи

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник

Гончаренко Василь Юхимович, Інститут овочівництва і баштанництва

УААН, головний науковий співробітник лабораторії агрохімії

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Сирий Микола Михайлович, Харківський державний аграрний

університет ім. В.В. Докучаєва, доцент кафедри агрохімії

Провідна установа:

Інститут агроекології та біотехнології УААН,

відділ екотоксикології, м. Київ

Захист відбудеться 29.06.2001 р. о 14 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 64.354.01 в Інституті грунтознавства та

агрохімії ім. О.Н. Соколовського УААН за адресою: 61024, м. Харків -24, вул. Чайковського, 4.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту грунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського УААН за адресою: м. Харків -24, вул. Чайковського, 4.

Автореферат розісланий 28.05.2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Павленко О.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема азоту в землеробстві є однією з найважливіших у агрономічній науці, а забезпеченість ним рослин - одним із визначальних факторів у формуванні врожаїв. Значення азоту посилюється ще й тому, що потреба у живленні ним рослин на багато більша, ніж у інших елементах, а безповоротні втрати його мінеральних сполук з грунту через вимивання і біологічне відновлення бувають досить значними.

Для управління процесами живлення рослин, формування високих і якісних урожаїв культур і регулювання родючості грунту в умовах інтенсивного землеробства важливо всебічно вивчити направленість і ступінь змін під впливом тривалого сільськогосподарського використання. Тому питання про підвищення родючості грунту насамперед зв`язують із здатністю забезпечувати рослини азотом і воно є досить актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконано згідно з тематичними планами Уманської державної аграрної академії на 1998-2000 рр. за темою “Розробка та обґрунтування системи удобрення в польовій сівозміні Правобережного Лісостепу України“ (№ ДР 0196U012626 та НТП “Родючість грунтів” - 03.04МВ/30-96), де автор брала безпосередню участь у проведенні досліджень, як аспірант.

Мета і задачі досліджень полягають у теоретичному і практичному обгрунтуванні шляхів оптимізації азотної складової родючості чорнозему опідзоленого Правобережного Лісостепу України та азотного живлення рослин у польовій сівозміні.

Об'єкт досліджень - оптимізація азотної складової родючості чорнозему опідзоленого та азотне живлення рослин.

Предмет досліджень - азотний фонд чорнозему опідзоленого та баланс азоту в польовій сівозміні.

Методи досліджень. При виконанні роботи використовувалися польовий і лабораторний методи у поєднанні з спостереженнями за рослинами та кліматичними умовами. У тривалому стаціонарному досліді вивчали вплив різних доз і систем удобрення в польовій сівозміні на процеси формування азотного фонду грунту, врожайність та якість сільськогосподарської продукції. Лабораторні досліди використовувалися для уточнення параметрів азотного режиму грунту. Відібрані зразки грунту та рослин досліджували хімічними методами.

Для досягнення поставленої мети дослідження проводилися за такими напрямками:

- визначити вплив тривалого застосування добрив у польовій сівозміні на процеси формування і стан азотного фонду чорнозему опідзоленого та його азотний режим;

- вивчити зміни параметрів деяких показників азотного фонду грунту, які визначають принципові питання застосування азотних добрив і дозволяють виявити шляхи регулювання його азотного режиму;

- встановити причини та масштаби міграції рухомих сполук азоту по профілю грунту та підгрунтя під впливом тривалого застосування різних доз та систем удобрення;

- визначити вміст азоту в рослинах та винос його врожаями залежно від системи удобрення та доз добрив;

- провести спостереження за сезонними змінами вмісту мінерального азоту в грунті;

- вивчити взаємний вплив азоту та інших факторів росту і розвитку рослин на урожайність культур та якість продукції;

- розрахувати баланс азоту в грунті за тривалого застосування різних доз добрив та систем удобрення в польовій сівозміні зерно-бурякового типу;

- встановити оптимальний рівень насичення польової сівозміни азотними добривами залежно від системи удобрення;

- дати економічну оцінку тривалого застосування добрив у польовій сівозміні;

- розробити рекомендації виробництву для регулювання азотного режиму чорнозему опідзоленого.

Наукова новизна одержаних результатів:

- встановлено, що зменшення вмісту гумусу в чорноземі опідзоленому під час землекористування проходить за рахунок детриту, а вміст власне гумусових речовин і співвідношення С: N практично не змінюється;

- встановлено, що відносний розподіл азоту за фракціями його сполук не залежить від особливостей землекористування, різних доз та систем удобрення у польовій сівозміні;

- встановлено, що міграція нітратного азоту по профілю грунту і підгрунтя за тривалого середньорічного внесення N135 за органо-мінеральної системи удобрення проходить на глибину до 6 м, а за мінеральної - глибше 10 м;

- уточнено статті балансу азоту у польовій сівозміні і розраховано його інтенсивність та ємність за різних доз добрив та систем удобрення;

- обгрунтовано оптимальну насиченість азотом, яка забезпечує продуктивність польової сівозміни зерно-бурякового типу на рівні 60 ц/га зернових одиниць за органічної системи удобрення N91, органо-мінеральної - N103, мінеральної - N137 на 1 га сівозмінної площі.

Практичне значення одержаних результатів. На основі проведених досліджень розроблено рекомендації регулювання азотного режиму чорнозему опідзоленого; встановлено тенденції його змін, які мають бути покладені в основу розробки системи удобрення культур польової сівозміни.

Основні результати досліджень впроваджено в польових сівозмінах зерно-бурякового типу СТОВ “Дубова” Уманського району Черкаської області на площі 1137 га та АТ “Агрофірма “Ятрань” Голованівського району Кіровоградської області на площі 3557 га.

Особистий внесок здобувача полягає в участі у розробці програми наукових досліджень за темою дисертації, проведенні польових дослідів, відборі зразків грунту і рослин та їх аналізі, узагальненні та обробці отриманих результатів.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень оприлюднені на наукових конференціях професорсько-викладацького складу і аспірантів Уманської державної аграрної академії (Умань, 1998-2000 рр.), на науковій конференції професорсько-викладацького складу та аспірантів Подільської державної аграрно-технічної академії (Кам'янець-Подільський, 2000), на науково-виробничій конференції “Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів” (Київ, 2000), на міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми виробництва екологічно чистої сільськогосподарської продукції на межі 3-го тисячоліття” (Житомир, 2000).

Публікації: Основні положення дисертації опубліковані у 8 наукових працях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, опису умов та методів досліджень, 5 розділів з описом і аналізом проведених досліджень, висновків, списку використаних джерел, додатків. Загальний обсяг - 174 сторінки, в тому числі 29 таблиць і 10 рисунків. У переліку літератури 256 найменувань, в тому числі 13 латиницею. Додатки подано на 3 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Трансформація азотного фонду грунтів при їх сільськогосподарському використанні. Проблема впливу різних доз і видів добрив на зміни в азотному фонді грунтів та продуктивність сільськогосподарських культур досить широко висвітлена в літературі. Встановлено, що напрямок трансформації азоту грунту та добрив, що пов'язаний з мікробіологічними процесами, та залежить від різних доз і систем удобрення. Характер динаміки вмісту мінеральних форм азоту обумовлюється біологічними особливостями культур, погодними умовами та рівнем удобрення. Виявлено оптимальні дози добрив під сільськогосподарські культури, які забезпечують стабільні і високі врожаї з оптимальною якістю. Але вивчення цих питань відносно чорнозему опідзоленого, який займає значну частину широкої різновидності грунтів, розповсюджених у Правобережному Лісостепу України, проводилися, як правило, в короткотермінових польових дослідах, що не дає можливості вивчити направленість та масштаби змін, які проходять у грунті під впливом тривалого застосування добрив.

Проведений огляд літератури свідчить, що лише за допомогою вивчення різносторонніх факторів впливу можна об'єктивно оцінювати процеси, які проходять у грунті, та встановити їх значення у трансформації і доступності азотних сполук, залежність цих змін від доз та видів добрив, їх поєднання та розміщення в сівозміні. Лише глибоке, різностороннє вивчення цього питання дає можливість створити раціональну та екологічно-виправдану концепцію удобрення польових культур.

Умови і методика проведення досліджень. Дослідження із вивчення змін в азотному фонді та балансу азоту чорнозему опідзоленого за тривалого застосування різних доз добрив і систем удобрення проведено протягом 1998-2000 рр. на дослідному полі Уманської ДАА, що розташоване в Маньківському природно-сільськогосподарському районі Середньо-Дніпровсько-Бузького округу Лісостепової Правобережної провінції України, у стаціонарному досліді кафедри агрохімії і грунтознавства, закладеному в 1964 р. професором І.М. Карасюком.

Грунт дослідного поля - чорнозем опідзолений звичайний важкосуглинковий на лесі. На період закладання досліду шар грунту 0-20 см характеризувався такими показниками: вміст гумусу (за методом Тюрина)- 3,31%; рН сольової суспензії - 6,2; гідролітична кислотність - 2,5 смоль/кг; насиченість грунту основами - 28,8 смоль/кг; легкогідролізованого азоту (за методом Тюрина - Кононової) - 48 мг/кг; рухомих фосфатів (за методом Труога) - 150 мг/кг; обмінного калію (за методом Бровкіної) - 90 мг/кг.

Кліматичні умови характеризуються помірною континентальністю і за основними елементами погоди відповідають підзоні нестійкого зволоження. За даними Уманської метеостанції середньобагаторічна кількість опадів складає 633,0 мм, середньодобова температура повітря - 7,4 0С, відносна вологість повітря - 76%.

Дослід розгорнутий одночасно на 10 полях із сівозміною зерно-бурякового типу (конюшина, озима пшениця, цукрові буряки, кукурудза на зерно, горох, озима пшениця, викосуміш, озима пшениця, цукрові буряки, ярий ячмінь з підсівом конюшини). У досліді вивчався вплив 3-х рівнів удобрення за мінеральної, органічної та органо-мінеральної систем удобрення (табл. 1).

Дози добрив за мінеральної системи складали N45Р45К45, N90Р90К90, N135Р135К135 на 1 га сівозмінної площі, за органічної - 9,0, 13,5 і 18,0 т/га гною, за органо-мінеральної системи удобрення дози гною складають 4,5, 9,0 і 13,5 т/га, а загальна кількість внесення основних елементів живлення скорегована з мінеральною системою удобрення додатковим їх внесенням з мінеральними добривами. Для виявлення змін, що відбувалися у грунті, використовували метод “аналогів” - переліг з часу закладання стаціонарного досліду та беззмінні чорний пар і посіви кукурудзи.

Загальна площа ділянки - 170 м2, облікова -100 м2, повторення досліду 3- разове. Для удобрення культур у досліді використовували: напівперепрілий підстилковий солом'яний гній ВРХ, аміачну селітру, суперфосфат гранульований, калійну сіль змішану, які вносили під основний обробіток грунту з осені. З третьої ротації сівозміни підживлення озимої пшениці азотними добривами проводиться навесні.

Таблиця 1 - Схема тривалого (1965-2000 рр.) досліду з вивчення впливу різних доз і систем удобрення на продуктивність сівозміни і родючість грунту

Варіант досліду	Насиченість добривами на 1 га сівозмінної площі
	Гній, т	Мінеральні добрива
		N	Р2О5	К2О
Без добрив	-	-	-	-
1NРК	-	45	45	45
2NРК	-	90 (135)	90 (135)	90 (135)
3NРК	-	135	135	135
2Гн	9,0	-	-	-
3Гн	13,5	-	-	-
4Гн	18,0 (13,5)	-	-	-
1Гн + NРК	4,5	23	34	18
2Гн + NРК	9,0 (6,8)	45 (101)	68 (118)	36 (95)
3Гн + NРК	13,5	68	101	54

Примітка. У дужках - у I і II-й ротаціях сівозміни.

Для вивчення змін у азотному фонді зразки грунту відбиралися пошарово через кожні 20 см до глибини 160 см. З метою встановлення процесів міграції нітратного азоту по профілю грунту і підгрунтя зразки відбирали спеціально виготовленим буром на глибину 10 м з проміжком у 20 см. Для вивчення динаміки вмісту рухомих форм азоту в грунті під культурами ланки сівозміни конюшина - озима пшениця - цукрові буряки у три строки - на період відновлення весняної вегетації, сівби (для цукрових буряків), у середині вегетації та на період збирання урожаю на глибину до 1 м через кожні 20 см.

У відібраних, згідно програми досліджень, зразках грунту визначали: вміст гумусу (за методом Тюрина в модифікації Сімакова); вміст детриту (за методом Шпрингера); виділення вуглекислого газу (за методом Карпачевського); інтенсивність розкладання целюлози (за методом Мішустіна); нітрифікаційну здатність (за методами Кравкова та Ваксмана); сумарну біологічну активність (за методом середньозважених величин Ацці); вміст валового азоту (за методом Кьєльдаля); фракційний склад азоту (за методом Шконде - Корольової); нітратний азот - іонометричним методом; обмінний амоній - фотоколориметруванням з реактивом Неслера.

У рослинних зразках визначали: вміст загального азоту - після мокрого озолення сірчаною кислотою та пероксидом водню з подальшим фотоколориметруванням з реактивом Неслера; вміст білка в зерні озимої пшениці розрахований за кількістю білкового азоту (коефіцієнт перерахунку 5,7), який визначали за методом Барнштейна; вміст клейковини в зерні озимої пшениці - відмиванням тіста водою; показники технологічних якостей коренеплодів цукрових буряків розраховували, використовуючи дані, отримані за допомогою напівавтоматичної лінії “Венема” у філіалі Інституту цукрових буряків УААН. Сумарну продуктивність сівозміни за урожайністю основної продукції культур розраховували за методом відносних величин Ацці, де за 100% приймали найбільший показник урожайності за кожною культурою сівозміни.

Баланс азоту в грунті розраховували на основі власних даних та інших учених, користуючись відповідними рекомендаціями (Методические указания по изучению баланса ..., УНИИЗ, 1974).

Економічну ефективність застосування добрив розраховували згідно з технологічними картами.

Одержані результати досліджень обробляли методами математичної статистики (Мойсейченко, Єщенко, 1994).

Вміст гумусу в грунті та його якісний склад. Вміст азоту у грунті повністю визначається процесами гумусотворення та біологічною активністю. Як показали наші дослідження, вміст гумусу у грунті залежав від особливостей його сільськогосподарського використання та шару грунту ( рис. 1).

У шарі грунту 0-20 см його вміст, залежно від варіанту досліду, був у межах 2,35-4,32%. Найвищим він був у грунті перелогу, а землекористування сприяло зменшенню його вмісту. У грунті беззмінного чорного пару, порівняно з перелогом, вміст гумусу зменшився на 45%, а у варіанті без добрив - на 34%. Систематичне застосування добрив у сівозміні сприяє збереженню вмісту гумусу на більш високому рівні. За мінеральної системи удобрення його вміст, залежно від дози добрив, був у межах 3,03-3,21%, за органічної - 3,24-3,57%. Лише сумісне застосування органічних і мінеральних добрив дозволяє зберегти вміст гумусу на більш високому рівні -3,45-3,68% залежно від доз добрив.

Зменшення вмісту гумусу йде за рахунок його лабільної частини - детриту. Найвищий вміст детриту у грунті перелогу - 2,31%, а найнижчий у грунті беззмінного чорного пару - 0,57 та беззмінних посівів кукурудзи - 0,75%. Чергування культур у сівозміні сприяє кращому збереженню вмісту детриту в грунті - на рівні 1,20% на ділянках без добрив, за мінеральної системи удобрення - в межах 1,25-1,45%, за органічної - 1,47-1,76, а за органо-мінеральної - 1,71-2,03% залежно від дози добрив.

Вміст власне гумусових речовин, як більш стабільної частини гумусу, під впливом землекористування змінювався мало і був у межах 1,65-2,01%.

Співвідношення С:N у грунті, як показник якості гумусу, у чорноземі опідзоленому знаходиться у вузьких межах 9,4-12,1. Найвужче воно було при внесенні лише мінеральних добрив і звужувалося із збільшенням їх дози від 10,4 у варіанті 1NРК до 9,4 у варіанті 3NРК. При заміні мінеральних добрив органічними це співвідношення знаходилося в межах 11,5-11,9. За органо-мінеральної системи удобрення співвідношення С:N дещо вужче - 11,8-10,7 і має таку ж тенденцію до змін, як і за мінеральної системи удобрення. Найширше воно у грунті контрольного варіанту - 12,1, що пояснюється низьким вмістом азоту.

Характеристика процесів, що впливають на трансформацію азотного фонду грунту. Дослідженнями встановлено, що застосування добрив посилює та прискорює проходження мікробіологічних процесів у грунті. Виділення вуглекислого газу зростає у 1,5-2,1 рази в порівнянні до контролю - 0,17 мг/дм2 за год. Застосування органо-мінеральної системи удобрення (варіант 3Гн + NРК) забезпечує виділеного С-СО2 майже на рівні перелогу.

Целюлозолітична здатність грунту зростала за мінеральної (варіанти 1NРК та 3 NРК) та органо-мінеральної (варіанти 1Гн + NРК та 3Гн + NРК) систем удобрення відповідно до 71-75 та 72-73%, у порівнянні до контролю - 67%. За органічної системи удобрення (варіант 4Гн) вона була на рівні перелогу - 68%.

Тривале застосування добрив у польовій сівозміні сприяло підтриманню нітрифікаційної здатності грунту на високому рівні. За період компостування у грунті варіантів 3NРК та 4Гн утворилося 44 і 48 мг/кг N-NО3, тоді як у тривало неудобреному - лише 28 мг/кг. Застосування органо-мінеральної системи удобрення сприяло нагромадженню 64 мг/кг N-NО3, що майже на рівні перелогу. При цьому енергія нітрифікації найбільша у грунті перелогу і варіанту 3Гн + NРК - відповідно 9 і 8 днів, у грунті інших варіантів з удобренням - 11-14, у варіанті без добрив - 19 днів. При проведенні компостування грунту з додаванням (NН4)2SО4 + СаСО3 кількість утвореного нітратного азоту збільшувалася у 4,8 -9,2 рази залежно від системи та рівня удобрення. При компостуванні грунту з додаванням (NН4)2SО4 збільшення відбулося у 2,9-4,8 рази, а при компостуванні з додаванням горохового борошна - лише в 1,4-2,4 рази.

Валовий вміст азоту в грунті та його розподіл по профілю залежить від особливостей його сільськогосподарського використання (табл. 2). Внесення добрив сприяло збереженню вмісту валового азоту в шарі грунту 0-20 см на вищому, в порівнянні до контролю, на 19-46% рівні залежно від дози та системи удобрення.

Найкраще цьому сприяло застосування високих доз добрив за органо-мінеральної системи удобрення з середньорічним внесенням на 1 га сівозмінної площі N90-135Р90-135К90-135. Вниз по профілю грунту вміст валового азоту зменшується у всіх варіантах досліду. Менш різкі зміни відмічаються у варіантах із високим його вмістом у верхніх шарах грунту.

Форми азоту в грунті. Вміст азоту мінеральної фракції був у межах 1-2% у грунті всіх варіантів досліду, за виключенням беззмінного чорного пару, де він становив - 4%. Вміст азоту фракції, що легкогідролізує, був у межах 7-9%, що важкогідролізує, - 11-18% від загального його вмісту у грунті. Найбільша частина від валового азоту припадає на фракцію, що негідролізує, - 71-78%. В цілому розподіл азоту за фракціями його сполук у чорноземі опідзоленому не залежав від особливостей землекористування і удобрення. Відмічено, порівняно з перелогом, лише деяке збільшення азоту фракції, що не гідролізується (рис. 2).

Рис. 2. Вплив тривалого (1965-2000 рр.) землекористування і застосування добрив у польовій сівозміні на розподіл азоту за фракціями в шарі ґрунту 0-20 см,%

Забезпеченість рослин азотом на чорноземі опідзоленому. При визначенні забезпеченості рослин азотом на чорноземі опідзоленому за методами Корнфілда та Тюрина - Кононової виявилося, що вона знаходиться в межах від дуже низької до середньої. За тривалого застосування добрив у варіантах 3NРК, 4Гн та 1Гн + NРК низький ступінь забезпеченості рослин азотом. Лише за сумісного внесення високих доз органічних і мінеральних добрив ( варіант 3Гн + NРК) він знаходиться на середньому рівні. Дані, отримані за цими методами, тісно корелюють між собою (R2 = 0,93). При визначенні ступеня забезпеченості рослин азотом на чорноземі опідзоленому за нітрифікаційною здатністю отримано завищені результати (рис. 3).

Динаміка вмісту мінерального азоту в грунті. Вміст мінерального азоту в грунті є досить динамічною величиною. Запаси нітратного азоту в шарі грунту 0-100 см весною змінювалися в широких межах - від 6 до 158 кг/га, амонійного - від 100 до 195 кг/га. Ці зміни проходять під впливом погодних умов, біологічних особливостей культур, доз та систем удобрення. На середину вегетації вміст нітратного азоту в грунті значно зменшувався, а на період збирання урожаю його або зовсім не залишалося, або дуже незначна кількість. Вміст амонійного азоту у грунті в період вегетації культур також зменшувався, але ці зміни були не такі значні.



Рис. 3. Вплив тривалого (1965-2000 рр.) землекористування і застосування добрив у польовій сівозміні на зміну ступеня забезпеченості рослин азотом

Міграція нітратного азоту по профілю грунту і підгрунтя. Найбільший рух нітратного азоту відмічався при застосуванні високих доз добрив (N135Р135К135) за мінеральної системи удобрення. У верхньому шарі (0-1 м) їх кількість незначна, завдяки використанню рослинами. Основна частина нітратного азоту акумулювалася на глибині від 1 до 4 м, із зростанням у шарі 2-3 м. Вниз по профілю грунту і підгрунтя його вміст зменшувався, але не зникав навіть на 10-метровій глибині. При цьому запаси нітратного азоту у 10-метровій товщі грунту і підгрунтя становили 1269 кг/га. Певна кількість нітратного азоту мігрувала за органо-мінеральної системи удобрення (варіант 3Гн + NРК). Заміна частини мінерального азоту азотом гною значно зменшує його міграцію, сліди його відмічалися лише до глибини 6 м, із найбільшою кількістю у шарі 2-4 м, а запаси завдяки цьому зменшилися до 246 кг/га.

Урожайність культур та продуктивність сівозміни. Урожайність культур сівозміни зростала пропорційно до збільшення дози добрив (табл. 3). Найнижчою вона була на ділянках, де тривалий час добрива не вносили - продуктивність сівозміни за роки досліджень становила 42,6 ц/га з.од., тоді як на удобрених ділянках вона була в межах 50,6-63,5 ц/га з. од. При одинарних дозах добрив за різних систем удобрення продуктивність була в межах 50,6-52,5 ц/га з.од., застосування потрійних доз добрив підвищувало рівень продуктивності культур до 59,5-63,5 ц/га з.од., при чому найвищий її показник відмічався за органо-мінеральної системи удобрення.

Якість сільськогосподарської продукції. Поряд з урожайністю культур важливе значення має якість одержаної продукції ( див. табл. 3). У роки проведення досліджень вміст білка в зерні озимої пшениці був 12,3-14,4%, клейковини - 24,2-28,2%. При вирощуванні озимої пшениці на тривало неудобрених ділянках ці показники були найнижчими. Найвищий вміст білка і клейковини спостерігався за органо-мінеральної системи удобрення з середньорічним внесенням на 1 га сівозмінної площі N90Р90К90 , що відповідно на 17 і 15% більше контролю.

Цукристість, як основний показник якості коренеплодів цукрових буряків, у середньому за 3 роки досліджень була в межах 14,5-15,6%. Застосування високих доз азотних добрив знижувало цукристість на 2-4 абс.%, тоді як за органічної системи удобрення (варіанти 2Гн і 3Гн) збільшувало її на 8% порівняно з контролем. Застосування добрив призводило до збільшення вмісту в коренеплодах “шкідливого” азоту. При його вмісті 2,86 смоль/кг цукру на ділянках без добрив, застосування органо-мінеральної та мінеральної системи удобрення (з середньорічним внесенням N135Р135К135) збільшувало вміст “шкідливого” азоту на 38-55%, а за органічної (18 т гною на 1га сівозмінної площі) - на 23%.

Внесення високих доз добрив також негативно впливало і на інші технологічні показники якості коренеплодів цукрових буряків. Проте за рахунок підвищення урожайності коренеплодів заводський вихід цукру з 1 га був найвищим саме у цих варіантах досліду.

Вміст азоту в рослинах і винос його врожаями. Вміст азоту в рослинах зростав залежно від рівня удобрення, але обмежувався біологічними і сортовими особливостями культури. При насиченні сівозміни високими дозами азотних добрив (N135 на 1 га сівозмінної площі) вміст азоту збільшувався, в порівнянні з контролем без добрив: в зерні гороху - на 17%, озимої пшениці - на 14, кукурудзи - на 21, ярого ячменю - на 24, у коренеплодах цукрових буряків - на 68%. У сіні конюшини та викосуміші - відповідно на 45 і 32%. Вміст азоту в нетоварній частині урожаю також залежав від рівня застосування добрив у сівозміні.

Господарський винос азоту залежить від його вмісту в рослинах, рівня врожайності та його структури. З неудобрюваного грунту винос азоту врожаями був найнижчий і в середньому за 3 роки складав: конюшиною - 43,7 кг/га, озимою пшеницею - 58,4-73,0, цукровими буряками - 65,4-68,4, кукурудзою - 78,4, горохом - 64,5, викосумішшю - 34,3, ярим ячменем - 34,9 кг/га. Внесення добрив сприяє суттєвому збільшенню виносу азоту врожаями. При застосуванні потрійних доз добрив за органо-мінеральної системи удобрення господарський винос азоту збільшився - в 1,9 рази конюшиною, 1,7-1,9 - озимою пшеницею, 1,9 - горохом, 2,1 рази - ярим ячменем. Найбільше реагують на високі дози добрив Таблиця 3 - Урожайність культур, якість продукції та продуктивність сівозміни після тривалого застосування добрив, 1998-2000 рр.

Таблиця 4 - Баланс азоту в грунті при різних системах та рівнях удобрення в сівозміні ( за 1965-2000 рр.), кг/га

Стаття балансу	Варіант досліду
	Без добрив	1NРК	2NРК	3NРК	2Гн	3Гн	4Гн	1Гн + NРК	2Гн + NРК	3Гн + NРК
1. Статті надходження:	999	2875	5335	6549	2903	3853	4188	2919	5960	6595
з добривами	-	1575	3675	4725	1575	2363	2625	1575	4200	4725
з опадами	420	420	420	420	420	420	420	420	420	420
з насінним матеріалом	130	130	130	130	130	130	130	130	130	130
з біологічним азотом:	449	750	1110	1274	778	940	1013	794	1210	1320
а) симбіотичний	449	514	559	565	542	586	619	556	585	611
б) несимбіотичний	-	236	551	709	236	354	394	236	630	709
2. Статті відчуження:	2701	3664	4548	5181	3616	4407	4846	3958	5007	5508
з урожаєм	2421	3148	3717	4192	3100	3773	4072	3442	4097	4520
внаслідок ерозії	280	280	280	280	280	280	280	280	280	280
через газоподібні втрати	-	236	551	709	280	354	394	236	630	709
3. Баланс	-1702	-789	787	1368	-713	-554	-658	-1039	953	1087
4. Інтенсивність балансу, %	37	78	117	132	80	87	86	74	119	120
5. Ємність балансу	3700	6539	9883	11730	6519	8260	9034	6877	10967	12103

Якщо господарський винос азоту культурами при внесенні добрив зростає в основному за рахунок врожайності, то відносний винос азоту в більшій мірі залежить від біологічних особливостей культури і в меншій - від рівня удобрення, погодних умов та попередника.

Баланс азоту в грунті в значній мірі залежить від статей його надходження, основною з них є мінеральні та органічні добрива (табл. 4). Залежно від варіанту досліду в грунт за 35 років надійшло від 999 до 6595 кг/га азоту.

Винос азоту врожаями культур залежав від їх удобрення. Це основна стаття відчуження азоту з грунту. Найменший винос азоту на тривало неудобрених ділянках - 69,2 кг/га за рік, внесення добрив збільшує його винос врожаями на 28-87% залежно від рівня та системи удобрення в сівозміні.

Баланс азоту був від'ємним у варіантах без добрив, 1NРК, 2Гн, 3Гн, 4Гн та 1Гн + NРК. Додатній баланс азоту забезпечувався лише його внесення у дозі 90-135 кг/га сівозмінної площі. При цьому ємність балансу азоту складала 9883-12103 кг/га, що у 2,7-3,3 рази вище порівняно з ділянками без добрив.

Економічна ефективність застосування добрив у польовій сівозміні. Аналіз економічної ефективності проводили, використовуючи ціни на добрива, паливно-мастильні матеріали, сільськогосподарську продукцію, що склалися на кінець жовтня 2000 року. Розрахунки показали, що за показниками умовного прибутку застосування мінеральної системи удобрення, особливо з високими дозами добрив, з економічної точки зору є найменш виправданим: рівень рентабельності знижується з 65,5 до 8,8% із збільшенням дози добрив з N45Р45К45 до N135Р135К135. Заміна частини поживних речовин мінеральних добрив гноєм за органо-мінеральної системи удобрення сприяло підвищенню рівня рентабельності до 66,0-88,0% залежно від доз добрив. Найвищий рівень рентабельності (174,5-179,0%) при застосуванні органічної системи удобрення.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення питання оптимізації азотної складової родючості чорнозему опідзоленого Правобережного Лісостепу України польовій сівозміні, які заключаються в наступному:

1. У процесі тривалого сільськогосподарського використання грунту вміст гумусу в шарі 0-20 см знизився на 15-46%, при його вмісті під перелогом - 4,32%. Зменшення пройшло і в нижчому шарі грунту 20-60 см. Ці зміни відбувалися за рахунок детриту, тоді як вміст власне гумусових речовин змінився мало і був у межах 1,65-2,01% залежно від варіанту досліду. Внесення на 1 га сівозмінної площі 9 т гною і N45Р68К36 дозволяє зберегти вміст гумусу в шарі 0-20 см на рівні 3,60%, що становить 83% від перелогу.

2. Тривале застосування добрив змінює умови проходження мікробіологічних процесів у грунті, що впливають на трансформацію азотного фонду грунту. Насиченість 1 га сівозмінної площі органічними і мінеральними добривами з розрахунку 13,5 т/га гною + N68Р101К54 забезпечує мікробіологічну активність грунту на рівні перелогу. Кількість утвореного нітратного азоту за 32 дні компостування у грунті цього варіанту перевищувала його вміст у тривало неудобреному грунті у 2,3 рази, а показник енергії нітрифікації скорочувався на 11 днів.

3. Вирощування сільськогосподарських культур, навіть при правильному їх чергуванні у польовій сівозміні, призводить до зменшення вмісту валового азоту по всьому профілю грунту до глибини 160 см, а в шарі 0-20 см його вміст зменшився на 42%, при показнику на перелозі 2042 мг/кг грунту. Застосування добрив у сівозміні підтримує вміст валового азоту на рівні 69-84% від перелогу.

4. Чорнозем опідзолений перелогу має такий розподіл азоту за фракціями: мінеральної - 2%, що легкогідролізує - 9, що важкогідролізує - 18, що негідролізує - 71%. Землекористування практично не змінює цього співвідношення, за виключенням деякого збільшення фракції, що негідролізується, у всіх варіантах, крім варіанту з високими дозами внесення гною - 18 т/га сівозмінної площі.

5. Забезпеченість рослин азотом на чорноземі опідзоленому, при визначенні за методами Корнфілда та Тюрина - Кононової, знаходилася в межах від дуже низької (варіант без внесення добрив) до середньої (варіант з середньорічним внесенням на 1 га сівозмінної площі 13,5 т гною + N68Р101К54). Визначення цього показника за нітрифікаційною здатністю грунту дає на порядок завищені результати.

6. Запаси мінерального азоту в грунті на початку вегетації залежать від доз добрив і системи удобрення культури сівозміни, погодних умов, глибини відбору зразків. Особливо в значних межах змінюються запаси нітратного азоту - від 6 до 156 кг/га, у меншій мірі амонійного - від 100 до 195 кг/га у шарі грунту 0-100 см. Визначення їх в конкретних умовах агрокультури дозволить оптимізувати азотне живлення рослин за рахунок корегування доз азотних добрив.

7. Значна міграція нітратів по профілю грунту і підгрунтя спостерігалася при середньорічному внесенні на 1 га сівозмінної площі 135 кг азоту за мінеральної системи удобрення. Заміна частини мінерального азоту азотом гною суттєво знижує цей процес. Для зменшення втрат нітратного азоту насамперед необхідно перейти на весняні строки внесення азотних добрив.

8. Тривале застосування добрив у польовій сівозміні за різних рівнів та систем удобрення підвищувало урожайність всіх культур сівозміни, в середньому за 3 роки досліджень: сіна конюшини - на 4,3-10,5 ц/га, зерна озимої пшениці - на 4,6-11,2, коренеплодів цукрових буряків - на 61-169 ц/га порівняно з урожайністю на неудобрених ділянках. Найвищу віддачу за рахунок добрив одержано за органо-мінеральної системи ( гній 13,5 т + N68Р101К54 на 1 га сівозмінної площі). При цьому продуктивність сівозміни була 63,5 ц/га з. од., що на 20,9 ц/га з. од. більше, ніж у варіанті без добрив.

9. Тривале застосування органо-мінеральної системи удобрення (варіант 2Гн + NРК) з внесенням під озиму пшеницю N45Р45К45 забезпечувало вміст білка в зерні 14,1%, клейковини - 28,4%, при вмісті у контрольному варіанті 12,3 і 24,2% відповідно. Надмірне азотне живлення (варіант N135Р135К135 ) веде до погіршення технологічних якостей коренеплодів цукрових буряків - зменшення їх цукристості - на 8%, збільшення вмісту “шкідливого” азоту - на 55% від мінімального показника у досліді. Проте за рахунок підвищення урожайності коренеплодів заводський збір цукру підвищувався до 59,3 ц/га.

10. Вміст азоту в основній і нетоварній продукції на високих фонах удобрення підвищувався. Особливо сильне збільшення відбувалося у варіанті 3Гн + NРК (гній 13,5 т + N68Р101К54 на 1 га сівозмінної площі) - на 14-70% та 53-69% відповідно в порівнянні з контрольним варіантом.

11. Господарський винос азоту врожаями у варіанті 3Гн + NРК зростав у 1,7-2,5 рази залежно від культури сівозміни, порівняно з ділянками, де добрива не використовувалися. Винос азоту на 1 т основної і відповідну кількість нетоварної продукції є більш стабільним показником. Найбільше його зростання відмічається при внесенні потрійних доз добрив за органо-мінеральної системи удобрення - на 26-65%.

12. У польовій сівозміні зерно-бурякового типу за органо-мінеральної системі удобрення з середньорічним внесенням на 1 га сівозмінної площі 9 т гною і N45Р68К36 забезпечувався додатній баланс азоту з інтенсивністю 119%. У варіантах з меншими дозами добрив баланс азоту від'ємний, при інтенсивності 37-87%.

13. З економічної точки зору найбільш економічно вигідним є застосування у польовій сівозміні органо-мінеральної системи удобрення (9 т гною + N45Р68К36 на 1 га сівозмінної площі). Умовний прибуток за рахунок добрив при цьому становить 378 грн./га, рівень рентабельності - 87%, окупність 1 кг NРК - 6,9 кг продукції в перерахунку на зернові одиниці.

14. Для впровадження у виробничих умовах, з метою забезпечення продуктивності польової сівозміни зерно-бурякового типу 60-65 ц/га зернових одиниць і вище та забезпечення урівноваженого балансу азоту у чорноземі опідзоленому Правобережного Лісостепу пропонується:

а) щорічно вносити на 1 га сівозмінної площі 90-135 кг азоту залежно від виносу його врожаями;

б) з метою збереження вмісту органічної речовини та підтримання оптимальних біологічних властивостей грунту частина її повинна повертатися з 9-13,5 т гною на 1 га сівозмінної площі;

в) з метою підвищення ефективності азотних добрив та зменшення забруднення навколишнього природного середовища сполуками азоту перейти на весняні строки внесення азотних добрив, коригуючи їх дози із врахуванням запасів мінерального азоту по профілю грунту на початку вегетації.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Кравець І.С. Фракційний склад азотного фонду чорнозему опідзоленого після тривалого удобрення // Зб. наук. пр. Уманської сільськогосподарської академії.- Умань, 1999.- С. 112-116.

2. Геркіял О.М., Черно О.Д., Кравець І.С. Продуктивність культур і баланс поживних речовин у зерно-буряковій сівозміні на чорноземі опідзоленому після 30-річного застосування добрив // Вісник аграрної науки (спецвипуск).- Вересень, 1999.- С. 17-21 ( розрахунок виносу та балансу азоту, участь у підготовці статті, формуванні висновків).

3. Господаренко Г.М., Кравець І.С. Вплив землекористування на вміст і якість гумусу в чорноземі опідзоленому Правобережного Лісостепу України // Науковий вісник Національного аграрного університету. - К., 2000.- №24.- С. 122-127 (участь у проведенні польових та лабораторних досліджень, узагальненні результатів, формуванні висновків).

4. Кравець І.С., Господаренко Г.М. Вплив тривалого удобрення на винос азоту культурами польової сівозміни // Вісник Державної агроекологічної академії України. - Житомир, 2000.- С. 95-96 (відбір зразків рослин, проведення визначення в них азоту, математична обробка даних, участь у формуванні статті і висновків).

5. Господаренко Г.М., Кравець І.С. Зміна біологічних властивостей чорнозему опідзоленого під впливом удобрення // Зб. наук. пр. Уманської сільськогосподарської академії. - Умань, 2000.- С. 95-100 (проведено лабораторний дослід, узагальнено його результати, участь у формуванні висновків).

6. Господаренко Г.М., Кравець І.С. Трансформація азотного фонду чорнозему опідзоленого в польовій сівозміні під впливом удобрення // Зб. наук. пр. Вінницького державного аграрного університету. - Вінниця, 2000. - Вип. 7. - С. 68-72 (відбір зразків грунту, проведення їх аналізів).

7. Кравець І.С., Господаренко Г.М. Винос азоту врожаями та його баланс у грунті за тривалого застосування добрив // Зб. наук. пр. Подільської агротехнічної академії. - Кам'янець-Подільський, 2000.-Вип. 8.- С. 29-32 (участь у розробці методики досліджень, проведення лабораторних дослідів, математична обробка даних).

8. Господаренко Г.М., Кравець І.С. Вплив тривалого застосування різних рівнів та систем удобрення в польовій сівозміні на міграцію нітратного азоту по профілю грунту і підгрунтя // Матеріали наук.-вироб. конф. “Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів”. - К.: ДІА, 2000.- С. 135-136 (відбір зразків грунту, проведення їх аналізів, участь в узагальненні результатів і висновків).

Анотація

чорнозем лісостеп удобрення сівозміна

Кравець І.С. Зміни в азотному фонді та баланс азоту чорнозему опідзоленого Правобережного Лісостепу України за тривалого застосування добрив у польовій сівозміні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.04 - агрохімія. - Інститут грунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського УААН, Харків, 2001.

Дисертація присвячена вивченню закономірностей і особливостей формування азотного фонду чорнозему опідзоленого Правобережного Лісостепу України під впливом тривалого (35 років) застосування різних доз та систем удобрення у польовій сівозміні зерно-бурякового типу.

Застосування добрив у польовій сівозміні сприяє збереженню вмісту гумусу та детриту на значно вищому рівні, ніж у грунті варіанту без добрив. Також підвищується інтенсивність проходження мікробіологічних процесів. Вміст валового азоту і його фракцій підвищується по всьому досліджуваному профілю до 160 см.

Середньорічне внесення N135 за мінеральної системи удобрення сприяє міграції нітратного азоту на всю досліджувану 10-метрову глибину. Заміна частини мінерального азоту азотом гною значно зменшує масштаби міграції. Визначено вплив добрив на урожай і якість продукції. Дано економічну оцінку їх застосування за різних доз і систем удобрення.

Запропонована екологозбалансована система застосування азотних добрив у польовій сівозміні, визначені принципові питання азотного фонду чорнозему опідзоленого, які дають можливість вияснити шляхи регулювання азотного режиму грунту, звівши до мінімуму вплив на навколишнє середовище.

Ключові слова: азотний фонд, азотний режим, міграція нітратного азоту, урожайність та якість продукції, господарський та відносний винос азоту, баланс азоту, економічна ефективність.

Аннотация

Кравец И.С. Изменения в азотном фонде и баланс азота в черноземе оподзоленном Правобережной Лесостепи Украины при длительном применении удобрений в полевом севообороте. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.04 - агрохимия.- Институт почвоведения и агрохимии им. А.Н. Соколовского УААН, Харьков, 2001.

Диссертация посвящена изучению влияния длительного (35 лет) применения минеральных и органических удобрений в полевом севообороте зерно-свекловичного типа на азотный фонд и баланс азота в черноземе оподзоленном Правобернежной Лесостепи Украины. Выявлены основные закономерности и особенности трансформации азотных соединений в почве в зависимости от длительного применения различных доз удобрений при минеральной, органической и органо-минеральной системах удобрения культур в полевом севообороте.

Систематическое применение удобрений в полевом севообороте способствует сохранению содержания гумуса и его более лабильной части (детрита) на значительно высшем уровне, чем в почве варианта без применения удобрений. При этом улучшаются и условия прохождения микробиологических процесов. Содержание валового азота и его фракций также изменяется под влиянием применяемых удобрений по всему профилю почвы до 160 см. Наблюдается тесная корреляционная связь между определением обеспечения растений азотом на черноземе оподзоленном за методами Корнфилда и Тюрина - Кононовой, тогда как определение ее по нитрификационной способности почвы ( по методу Кравкова) дает завышенные результаты на 1-2 порядка в зависимости от варианта.

Внесение высоких (N135) доз азота при минеральной системе применения удобрений способствует миграции нитратного азота по профилю почвы и подпочвы на всю изучаемую глубину - до 10 м. Замена части минерального азота азотом навоза значительно уменьшает масштабы миграции.

Изменение содержания в почве нитратного и аммонийного азота зависит от биологических особенностей культуры, погодних условий, доз и систем удобрения, причем изменение в содержании нитратного азота происходит в более широком диапазоне, чем аммонийного.

Установлено влияние применяемых доз и систем удобрений на содержание азота в основной и побочной продукции сельскохозяйственных культур, на их урожайность и качество. Установлены количественные показатели абсолютного и относительного выноса азота сельскохозяйственными культурами.

Дана экономическая оценка различных доз и систем удобрений в полевом севообороте.

Предложена экологозбалансированная система применения азотных удобрений в полевом севообороте, определены принциприальные вопросы азотного фонда чернозема оподзоленного, которые дают возможность выяснить пути регулирования азотного режима почвы и свести до минимума влияние на окружающую природную среду.

Ключевые слова: азотный фонд, азотный режим, урожайность и качество продукции, хозяйственный и относительный вынос азота, баланс азота, экономическая эффективность.

Summary

Kravets I. S. Changes in Nitrogen Fund and Nitrogen Balance of Podzolic Chernozem in the Right-Bank Forest-Steppe Zone of Ukraine at the Long-Term Usage of Fertilizers in Crop Rotation. ѕ Manuscript.

The thesis is submitted for the scientific degree of Candidate of Agricultural Science on a speciality 06.01.04 - agrochemistry. Institute for Soil Science and Agrochemistry Research named after O. N. Sokolovsky, UAAS, Kharkiv, 2001.

The dissertation deals with the studying of appropriatnesses and peculiarities of formation of the podzolic-chernozem nitrogen fund in the Right-Bank Forest Steppe Zone of Ukraine under the influence of a long-term (35 year) use of various fertilizer doses and systems in field crop rotation of grain-beet type. The application of fertilizers in field crop rotation to furthers saving of the content of humus and detrit at a higher level than that in the soil with no fertilizer. The intensity of microbiological processes increases. The content of gross nitrogen and its fraction up to 160 cm. throughout the examined profile changes under influence of fertilizers application. The average annual application of N135 within the mineral system of fertilization promotes nitrate nitrogen migration through all the investigated 10 metre depth. The substitution of the part of mineral nitrogen with manure nitrogen greatly decreases the scale of migration.

The economic evaluation of their use under various systems and doses of fertilization is given.

The ecologically balanced system of nitrogen fertilizer application in field crop rotation is suggested . The thesis deals with major issues of nitrogen fund of podzolic chernozem that make it possible to find the ways of regulation of the soil nitrogen regime by minimizing its influence on the environment.

Key words: nitrogen fund, nitrogen regime, nitrate nitrogen, yield capacity, quality of production, farm and relative nitrogen take off, nitrogen balance, economic efficiency.

Размещено на Allbest.ru

...